校准和数据处理课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,二级,三级,四级,五级,2017/11/16,#,MUSER,校准和数据处理,王威，,MUSER,项目组,国家天文台明安图观测基地,东方科技论坛，上海，,2017.11.16,目录,MUSER,综合孔径原理,校准方法与流程,数,据处理工作,总结,Block,Diagramin 400MHz-2 GHz,Antennas&feeds,Op T/R&Analog,Digital Correlation,Monitoring,Data Storage&Pre-processing,Image Processing,2024/10/1,400-2000 MHz,50-450 MHz,16,(2,-,2,5)MHz,校准基本原理,观测到的可见度函数与真实的亮度分布成傅立叶变换关系,。,通过两路信号的相关来测量可见度函数的,接收机接收到的信号,包括了来自辐射源的辐射信号，还有其他一些来自天空其他干扰源和接收系统中的各种噪声信,号,。,校准过,程就,是确定分析噪声信号对观测的影响，通过测量来确定影响因子,，完成对直接观测数据的修正。,2024/10/1,厘米分米波射电日像仪校准系统方案评审会,接收系统中误差,天馈,模拟接收,光传输,数字相关接收机,数据处理,指向误差、极化误差、位置误差等,温度变化引起的光缆长度变化等,幅度平坦度和稳定度、相位线性度和稳定度等,延时补偿误差、相位补偿误差、,90,度移向误差等,2024/10/1,射电天文前沿，厦门，,2014,年,1,月,6,日,-10,日,校准,信号在传输过程中，产生的各种误差和偏差，测量、分析、改正的过程。,直接测量法、外部校准源、自校准,日像仪校准方法,冗余基线（,NoRH,NRH,）,外部校准源（,EOVSA,）,自校准（模型）,2024/10/1,11,野边山日像仪校准,(H.,Nakajima,et.,al,1980,Pub.,Astron,.,Soc.,Japan),2024/10/1,12,EOVSA,校准,27,米天线,http:/www.ovsa.njit.edu/wiki/,index.php/Expanded_Owens_Valley_Solar_Array,#System_Software,MUSER,校准工作,系,统设计阶段的考虑,天线位置的精确测量,延时测量和补偿,系统噪声温度及灵敏度,极化特性测量,参考相位,和闭合相位,自校准方法,校准源（卫星）,爆发源自校准,2024/10/1,13,影响灵敏度因素,系统噪声、天线、积分时间、带宽；,相位误差对灵敏度的影响。,两,路信号间的相位误差,导致,了,相关幅度的下降，即,降低,了,系统灵敏度,。,当,时,，灵敏度大约下降,1%,。,2024/10/1,数字延时补偿,RMS Phase Error,Loss In Sensitivity,Maximum Phase Error,1/80,1.05,0.02%,4.4,1/59,1.44,0.03%,6.1,1/32,2.65,0.11%,11.2,1/16,5.3,0.43%,22.4,1/8,10.6,1.71%,44.8,2024/10/1,CSRH,：,25MHz,中频，,1ns,延时步进,接收系统稳定性,本振相位噪声；,温度变化引起传输路径长度变化；,光纤长度变化，室内,+,室外,室内接收机随温度变化,硬件设计保证，接收机中实现；,通过对卫星、太阳等信号长时间观测，对输出相位进行稳定性分析。,系统相位稳定性，闭合相位稳定性满足系统设计要求。,2024/10/1,闭合相位,抖动,观测相位抖动,2024/10/1,天线位置测量,1,、大地坐标、激光测距；,2,、天文方法；,随天线指向角度变化，这些变化就为天线,位置误差,所,引起。通过多次测量，可以用最小二乘法拟合出位置误差。,2024/10/1,延时测量,总延时量可简单表示为,：,方法：通过调整延时，使相关幅度最大化；,通过调整延时，使,400MHz,带宽内相位恒定。,满足系统,1ns,延时要求，对结果影响很小。,2024/10/1,2024/10/1,延时测量结果,The Assessment of CSRH Development,20,(Liu,et al,2013),极化参数测量,建立馈源极化误差,分析模型，,引入极化泄漏误差项，通过对两两天线接收信号的交叉极化测量来求,出,.,r,l,X,X,X,X,r,l,天线,k,2024/10/1,厘米分米波射电日像仪校准系统方案评审会,极化特性,圆极化识别度,94.02%,2024/10/1,Cir-polarization degree within 96%bandwidth is less than 10%.,参考相位确定,综合孔径原理要求来自多个天线的信号经过延时调整和条纹旋转后同时到达相关器进行复相关运算。,信号经过天线、光传输、接收机后延时，相位均不等。,多次混频后，相位与延时不简单对应；,延时补偿后，需要对初始相位进行测量；,需要外部强点源或结构明确；,卫星、射电源。,2024/10/1,利用卫星校准,位于赤道上方的同步轨道卫星是很好的校准源，在校准过程中，多次对风云系列卫星进行了观测,相位中心,CSRH,第一次观测卫星位置,第二次观测卫星位置,2024/10/1,观测卫星,观测太阳,或射电源,观测卫星,天鹅,A,和其他校准源,1.4GHz,5GHz,10GHz,Cygnus-A,1600,370,200,Virgo A,214,72,37,Taurus A,930,680,600,点源是理想的校准源，但对于,CSRH,的空间分辨率来说，,Cygnus-A,的结构不足以看成点源,。,尤其高频阵；,因此,，如果利用,Cygnus-A,来校准系统，必须考虑,Cygnus-A,的结构在不同尺度傅立叶分量上的幅度和相位,。,类似,MSRT,2024/10/1,太阳图像的复杂性,Solar images consist of various components:a solar,disk;some bright compact sources;some,faint compact sources;and many diffuse features,(,Koshiishi,2003,),标准的,CLEAN,算法不足以处理太阳图像；,Hogbom,CLEAN,(Hogbom,1974),Steer,Algorithm(Steer,1984),Multi-Resolution,CLEAN,(,Wakker,1988,),Multi-Scale,CLEAN,(Cornwell,2008),2024/10/1,野边山图像处理方法,太阳圆盘、致密结构、扩散结构分别应用不同的算法；（,H.,Koshiishi,，,2003,）,对耀斑进行了优化（,Hanaoka,et al.1994,）,实现最高分辨率，分两步处理（,Fujiki,1998,）,http:/solar.nro.nao.ac.jp/norh/archive.html,MUSER,数据软件,MUSEROS,Pipeline,Uvfits,，图像数据,IDL,Matlab,Python,软件包,数据读取、画图、成像、去卷积,高低频应用不同的方法，权重；,大尺度结构：,Steer,小尺度致密结构：,Hogbom,2024/10/1,28,图像处理流程,Raw,数据,幅度和相位改正,脏图,减去太阳圆盘分量,Steer,算法,Hogbom,算法,图像合成,加回太阳圆盘分量,Distributed Data Processing Pipeline,2024/10/1,30,2024/10/1,MUSER Data on July 5 2016,Quiet Sun.,Time:2hours(3:04 5:04UT,cadence=10 minutes),Frequency:4.1875GHz;Integration:60ms,Natural Weighting,Uniform Weighting,UV Coverage,Dirty Image with Natural weighting,Dirty Image with Uniform weighting,Steer Algorithm,Hogbom CLEAN,MUSER,SDO/AIA 304,谢谢！,