重复快速射电暴FRB 121102白矮星和中子星双星模型的再研究

快速射电暴(FRB)是宇宙中忽然出现的短暂而明亮的射电爆发现象,它的物理起源至今还是一个谜.重复快速射电暴可能源于一个具有强偶极磁场的中子星和磁化的白矮星组成的致密双星系统.当白矮星充满它的洛希瓣时,物质将会通过拉格朗日点从白矮星转移到中子星.一次爆发之后,白矮星可能被踢开.对于唯一已知的重复暴源FRB 121102,总共探测到41次重复爆发.用已知的红移数据,根据41次重复爆发的数据,我们再次研究了白矮星-中子星的双星模型,肯定了这样一个间歇的洛希瓣外流机制可能可以解释FRB 121102的重复爆发行为,并且相邻爆发的时间间隔和其后的暴的流量之间不存在相关性,这也与我们的洛希瓣外流机制相符.     

QTT超宽带多波束信号接收与处理系统

新疆奇台拟建的110 m全可动射电望远镜(QiTai Radio Telescope, QTT),主要用于脉冲星观测、引力波及黑洞探测、恒星形成和星系起源等基础科学研究领域.为了满足众多科学需求,将配备各种超宽带、多波束、高灵敏度接收机与处理系统,其主要功能是将射电望远镜收到的微弱的电磁波信号经接收机放大、滤波、变频之后在数字终端进行处理.由于该系统决定了射电望远镜的工作带宽、瞬时带宽和视场,并与灵敏度具有紧密联系,因此作为该大型射电望远镜的重要组成部分,对于望远镜的性能具有至关重要的作用.本文具体展示了QTT超宽带多波束信号接收与处理系统配置方案和主要性能指标,系统地论述了QTT接收机与信号采集与处理系统初步技术方案,分析了信号接收与处理系统的关键技术问题.     

中国天眼新突破:抓住宇宙中瞬息即逝的脉冲电波

快速射电暴(Fast Radio Burst,FRB),是一种神奇的天文现象.它神出鬼没,时隐时现,一般只持续几毫秒.然而,就在这短短一瞬间,它们所释放的无线电波段的能量,相当于地球几百亿年的发电量总和.由于其辐射能量大、时间短、功率高,且某些源还具有重复性,自2007年被发现以来,快速射电暴的起源和物理机制一直是世界...     

多通道数据采集与处理系统在深水网箱鱼群监测中的应用

深水网箱中的鱼群安全是深水网箱养殖发展中的一个重要问题.提出了一种采用多波束水声换能器(8波束)分区扫描深水网箱对网箱中鱼群分布状态进行实时监测的新方法,设计了一个基于先入先出技术(FIFO)和虚拟仪器技术(LabVIEW)的多通道数据采集、传输和处理系统,实现了深水网箱鱼群实时监测系统中8个通道回波信号的并行采集和实时处理、深水网箱海上养殖现场与陆地岸站之间的无线数据传输及终端显示等功能.海上现场试验结果表明:系统性能稳定,多通道数据采集与处理系统实时性强、操作使用方便,通过无线数据传输在岸站能实时监测到深水网箱内的鱼群分布和网衣状态,在推广深水网箱养殖安全配套设施上具有广泛的应用前景.     

射电终端发展与110m射电望远镜终端系统

终端系统作为射电望远镜的组成部分,将接收机放大的射电信号作为输入,功能是实现射电信号的数字化和信号处理,并将处理后的数据送入存储设备.数字终端已替代模拟终端成为射电望远镜的标准配置,多功能数字终端系统日趋完善.硬件平台包括现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)、图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)、中央处理器(Central Processing Unit,CPU)和集成众核(Many Integrated Core.MIC)等,为数字终端的研制提供了丰富选择.计划在新疆奇台建设的110 m射电望远镜(QiTai Radia Telescope,QTT)设计了L,S,C,K波段宽带/超宽带单波束接收机,L波段相控阵馈源(Phased Array Feed,PAF)和Q,W波段传统多波束接收机,需研制匹配的超宽带数字终端系统.本文在综述了射电望远镜终端系统的发展和国内外现状基础上,构思和讨论了采用开放FPGA平台+GPU集群为基础的QTT终端系统的设计方案和研制思路.     

500m口径球面射电天文望远镜(FAST)对高红移伽玛暴余辉的探测

伽玛射线暴(简称伽玛暴)可以发生在很远的宇宙深处,其余辉(尤其射电余辉)的长时标发射使得长期观测成为可能,从而可测量其红移并证认宇宙学起源和研究寄主星系性质。随着红移的增大,伽玛暴射电余辉的流量密度也会随之减少,这对高红移伽玛暴的探测造成一定的困难。然而,500 m口径球面射电天文望远镜(FAST)具有很高的探测灵敏度,利于对暗弱的高红移暴的观测。我们利用余辉动力学模型分析了射电余辉流量密度随红移(距离)的变化关系,以此评估FAST对高红移射电余辉的观测能力,同时预测其对不同类型伽玛暴射电余辉的探测率。     

超宽带脉冲星信号采集与处理架构设计及功能验证

采用超宽带观测系统对于提升脉冲星到达时间精度具有显著效果,但超宽带接收系统所产生的超高速数据流对终端系统的实时传输、分发和处理形成了较大挑战.本文以QTT规划的S波段超宽带接收系统为对象,采用先进的射频信号直接采集和混合架构多功能天文计算模型设计了脉冲星信号采集与处理系统架构.采用一块RFSoC平台将宽带模拟信号分为2个模拟子带进行采集,然后信道化为多个数字子带并通过2个100 Gb网络端口分发至多个HPC处理节点进行实时处理,可实现3 GHz宽带信号的同步采集和多功能处理,系统架构简洁、可扩展性强.对射频信号分段采集、100 Gb网络多路分发、VDIF数据格式封装等功能进行了测试,并开展了单子带脉冲星观测实验.     

基于TMS320VC5416的多路加速度采集系统设计

介绍了一种基于TMS320VC5416的加速度信号采集与处理系统设计方法.该系统采用AD73360作为数据采集前端,通过DSP的McBSP和AD73360级联,可实现多路模拟加速度信号的实时采集和处理.     

大口径射电望远镜超宽带接收机技术发展

新疆奇台拟建的110m全可动射电望远镜(QiTai Radio Telescope,QTT),在引力波探测、黑洞发现、恒星形成、星系起源等基础科学研究领域将发挥重要作用,并可发展应用于深空探测,如探月工程与火星和金星探测.满足众多科学需求需装备超宽带、多波束、高灵敏度接收机系统,而大口径射电望远镜接收机技术面临众多挑战.本文论述了国内外射电天文领域大口径射电望远镜接收机技术发展,包含超宽带馈源/极化器、超宽带低噪声放大器、多波束接收机技术的发展与现状,分析了接收机研制过程中的难点与挑战.基于QTT科学目标和技术进展,给出了初期的接收机系统配置方案,分析了接收机的馈电形式、关键器件研制与选型、关键问题与难点.     

多波束声纳水柱影像探测中底层水域目标的研究进展

介绍了利用多波束声纳水柱影像探测中底层水域目标的研究现状,以实例说明了多波束声纳水柱影像的典型应用,展望了其应用前景.多波束水柱影像携带了波束从换能器到海底的完整信息,可用于探测从海面至海底的声照射目标,包括探测航道障碍物、水雷和海底突起物等海底民用军事目标,检视水下工程,也可探测鱼群、海洋内波、羽状气流等中底层水域固体或非固体目标.通过改变波束照射方式,多波束声纳可兼作扇扫声纳,还可进行动态目标的探测与跟踪.多波束声纳水柱影像在水下目标探测中应用广泛,多波束声纳技术也发展迅速,典型特征是波束数增多、波束角减小、覆盖角度扩大、信号带宽增加、硬件体积缩小.高精度、高分辨率、三维立体测深成像将是未来多波束声纳的发展方向.未来多波束声纳技术将集成侧扫声纳、合成孔径声纳、扇扫声纳等多种水下声学成像工具于一体,其应用领域也将进一步拓展.     

较差转动中子星放大磁场的数值计算与分析

存在较大较差转动角速度的中子星会由于磁冻结效应扭曲内部的径向磁场线,放大出一个超过1013T的环向磁场.这个环向磁场的磁浮力大于与其耦合的粒子的重力,能够携带物质冲出中子星外壳,形成喷发.基于此效应提出了较差转动中子星作为伽马射线暴(GRB)和伽马射线暴早期余辉中X射线耀发能源的两个模型,在不同的初始条件下做了数值计算和分析.根据计算得到的环向磁场的放大速度以及初始条件,指出了这两个模型存在的缺陷,最后提出较差转动中子星可作为快速射电暴(FRB)的能量来源.     

基于WMMP协议的危险品运输车定位系统开发

采用WMMP协议,设计了一套危险品运输车实时定位系统.该定位系统由车载定位终端和车辆监控中心服务器组成,车载定位终端对车辆实时信息进行采集和发送,监控中心服务器接收车辆定位信息并进行处理.通过监控中心GIS监控系统,可实时了解所监控车辆的运行情况.提高危险品运输的安全性.     

针对多波束测深数据的抗差稳健估计滤波算法研究

多波束测深是获取水底地形的重要方法,针对多波束测深数据受到测船运动、假回声信号以及缺少检核条件而导致的异常值难以探测和剔除的问题,本文采用基于抗差的稳健估计滤波对测深异常值进行探测和剔除.对使用Seabat8125多波束测深系统测得的数据进行仿真处理,分别在平坦、倾斜和起伏这三种典型水底地形中随机加入不同幅度的异常值,然后基于抗差稳健估计滤波使用不同大小的滑动窗口对测深数据异常值进行探测和剔除,最后将处理结果与中值滤波和趋势面滤波进行对比分析.结果表明基于抗差的稳健估计滤波方法相比于其他两种方法可以更加有效的探测和剔除各种幅度的测深数据异常值且不受窗口大小的影响,进而为获取海水底地形提供准确的测深数据.     

微弱振动信号采集及分析系统设计

针对机械振动等包含低频微弱信号的振动设备,设计了一种微弱振动信号实时采集与分析系统。该系统通过TI的DSP芯片TMS320VC5509A对微弱振动信号完成数据的实时采集并将采样数据发送至上位机,通过上位机软件对微弱振动信号进行实时的处理与分析,从而发现微弱振动信号中的一些有用特征。实验表明该系统能够很好的绘制出低频微弱信号时域与频域波形,分析出低频微弱信号的一些不良特征,具有实际应用价值。     

不同喷流模型的伽玛暴射电余辉研究

伽玛射线暴(又称伽玛暴)余晖对应的外流物质结构可用锥形模型、柱形模型或者双成份喷流模型来描述。随着世界上最大的单口径球面射电天文望远镜(FAST)的建成,利用大望远镜在射电波段甄别这些不同的伽玛暴余辉喷流模型将成为可能。本文将研究这些不同喷流模型的射电余晖光变曲线,并探讨FAST望远镜对这些类型伽玛暴余晖探测的可能性。     

远程遥控智能探测车

该文以ATmega128L单片机为基础,设计并实现了一种远程遥控智能探测车。首先利用稳定的超声波探测技术检测前方的物障;通过单片机实现信息处理,自动控制小车的速度及转向;利用摄像头采集探测环境的信息,实现远程图像的实时回传,终端处理信息辅以手动操控。该设计采用履带,提高了智能探测车越障能力,同时地形适应能力强。该系统以单片机"大脑",超声波技术为"眼睛",摄像头为"纽带",实现远程探测技术和终端处理。测试表明,该智能探测车灵敏度高,稳定性好。     

基于9223模块超宽带雷达回波信号实时采集系统的设计与实现

针对超宽带探测雷达回波的采集要求,设计了一种基于9223采集模块的回波信号中频信号采集系统.该系统将穿墙雷达回波信号与本振信号进行混频处理获取可直接采样的中频信号,由计算机控制9223采集模块完成了四通道回波信号同步采集并经以太网传输至计算机;依据数据采样流程,系统给出了混凝土墙体(墙体厚度12cm)后面1米处、2米处目标回波信号.实验结果表明,该采集系统有效避免了超宽带穿墙雷达直接采样的实施难度,回波信号能有效分辨目标对应峰值,满足了超宽带数据采集系统的需求.     

多通道采集及传输系统设计与实现

相控阵雷达波束指向灵活,能实现无惯性快速扫描,一部雷达可以同时形成多个独立波束,分别实现搜索、识别、跟踪等多种功能。要实现同时多波束,就必须同时有多路信号可以被采集和传输到信号处理分系统。某采集和传输分系统需要完成30路信号的采集(A/D)和数字下变频(DDC)和抽取处理,由于有远距离传输的需求,传输模块需要完成数字信号的数据打包及电光转换。     

ZigBee生命体征监测系统设计

以ZigBee为基础,构建生命体征监测网络设计.完成了由无线射频芯片CC2530、超低功耗微控制器MSP430F149以及温度、脉搏、呼吸和血压传感器组成的生命体征监测样机.该系统由终端传感器模块采集温度、脉搏、呼吸和血压信号,信号经控制模块处理后在终端的LCD上显示.数据经无线射频模块发送至上位机,克服了传统方式限制用户活动空间的不足,实现对生命体征值的实时监测.     

分时波束空间MIMO天波雷达发射ADBF方法

为简化基于MIMO(多输入多输出)技术的天波雷达扩展多普勒杂波抑制方法,分析了时间叉排线性调频连续波MIMO天波雷达与慢时间相位编码MIMO天波雷达之间的关系,提出一种分时波束空间MIMO天波雷达模型,并给出了相应的TADBF方法.该TADBF方法在分时波束空间实现,可有效抑制扩展多普勒杂波;简化了发射信号分集,在大型阵列降维处理情况下,只在各脉冲重复周期控制波束指向,无须对子阵或者波束进行相位编码,便于工程实现.仿真验证了该方法的有效性.