我国新一代VLBI数字基带转换器研制进展

数字化是目前设备研制发展的趋势,介绍了中国科学院上海天文台利用超大规模集成电路结合软件无线电技术,自主研发的我国新一代VLBI数字基带转换器(Chinese Data Acquisition System,简称CDAS).文中描述了设备的工作原理及其组成,并以VLBI观测实验数据证明其可行性.与原有的模拟设备(Anal...     

一种VLBI数字基带转换器的阈值计算方法及其FPGA实现

随着电子技术的进步,数字化的设备成为发展的趋势.在VLBI2010中定义了新型VLBI数据终端,新的系统使用数字逻辑电路完成VLBI的数据采集.数字基带转换器(Digital Base Band Converter,DBBC)是VLBI数据终端的核心部件,其功能是将射频接收机输出的宽带模拟中频信号数字化处理后,选取若干频道转换为基频信号.与模拟设备相比,其在带通特性、长基线条纹信噪比性能等方面有很大优势.其中经过基带转换后的信号需要通过自动增益控制(Auto Gain Control,AGC)模块进行阈值比较,得到2 bits量化信号作为输出.目前2 bits数字自动增益控制模块设置阈值的方法是基于传统的自动增益控制方法,即信号通过平方、累加和开方,计算出信号的平均功率,再通过平均功率得到阈值.提出了一种量化闽值计算的新方法,该方法通过统计数字信号各比特位的状态分布,并与原阈值进行比较,从而确定新阈值的相应比特位的值,使经阈值比较后的量化输出符合预定的比例.阈值随每N个输入信号的统计情况进行更新,从而实现2 bits动态量化.这种方法可以避免多位数据的平方、累加和开方的复杂计算,从而减少数字自动增益控制模块的资源占用.通过对其FPGA设计的仿真结果分析,验证了该方法的可行性.对2 bits量化原理及其量化误差分析的关键部分作了论述,并通过MATLAB计算出最佳量化门限和量化状态.     

基于小波变换的射频干扰消除方法的研究

在射电天文观测中,射频干扰(Radio Frequency Interference, RFI)会以多种形式混入望远镜接收系统,给观测带来误判或者降低观测信噪比.近年来国内国际射电天文快速发展,国内国际大型射电望远镜和阵列先后建设,观测灵敏度大为提高,射频干扰的影响尤为突出.随着科技发展和人类活动的加剧,射频干扰日益严重且不可逆转.提出利用2维离散小波变换的方法分析射电天文观测的数据,对望远镜系统输出的时间频率序列进行小波变换,根据小波系数分离出原始信号中各分量,每个分量统计得到相应的阈值,将各分量与阈值相比较识别干扰成分并标记去除.利用该方法对实际观测数据进行了处理,结果表明该方法能够很好地标记并消减干扰信号,且提高了观测的信噪比.     

月球交会对接VLBI差分时延研究

中国探月3期任务中,月球交会对接技术是任务成功的重要保障.利用嫦娥3号(CE03)绕月飞行的VLBI (Very Long Baseline Interferometry)时延数据,模拟仿真绕月交会对接过程中,同波束VLBI观测模式下,差分群时延的变化情况.仿真结果显示,在远程导引段,轨道器和上升组合体轨道距离保持100 km,持续半小时,差分群时延很好地反映了两者的轨道信息,可以用于定轨定位;自主控制段,上升组合体靠近轨道器,在轨道距离从5 km减小到20 m过程中,上升组合体加速追赶轨道器时,差分群时延快速趋近于0,上升组合体减速远离轨道器时,差分群时延绝对值快速变大.最后,利用嫦娥3号奔月段同时发射两个DOR (Differential One-Ranging)信号的VLBI时延数据,计算差分相时延,初步展示了月球交会对接过程中同波束VLBI差分相时延的误差情况.     

元坝地区长兴组储层溶蚀作用期次与机制研究

溶蚀作用是元坝地区长兴组碳酸盐岩储层形成的关键,本文通过区内长兴组岩芯及岩石薄片观察,岩石学特征与地球化学特征研究充分结合,认为元坝地区长兴组储层存在着三期溶蚀作用,不同期次溶蚀作用产物的岩石学特征和地球化学特征明显有别。第Ⅰ期溶蚀作用发生于同生期-成岩早期,成岩流体为海岸带大气降水,遵循高频层序界面、层序不整合界面、礁滩控制的大气水溶蚀作用机制;第Ⅱ期溶蚀作用发生于晚三叠世-中侏罗世的埋藏过程中,相当于中成岩早期阶段,成岩流体为上二叠统地层内部流体,溶蚀作用与烃源岩系有机质热演化释放的有机酸进入成岩流体有关;第Ⅲ期溶蚀作用发生于晚白垩世-古近纪的埋藏过程中,相当于成岩晚期阶段,成岩流体为长兴组地层内部来源或中下三叠统来源流体,或为深部热液流体,溶蚀作用遵循深埋藏条件下构造作用驱动的多类型溶蚀作用机制。第Ⅰ期、第Ⅱ期溶蚀作用形成的储渗空间对于液态原油运移进入长兴组聚集成藏(古油藏)具有重要意义,第Ⅲ期溶蚀作用形成的储渗空间对于现今天然气成藏具有重要意义。     

基于球面DQG的矢量与地形数据无缝集成

现有的全球大规模空间数据可视化系统主要侧重于影像和地形数据的综合表达,针对矢量与地形的集成可视化能力相对较弱。该文以球面退化四叉树格网(Degenerate Quad-tree Grids,DQG)为基础,通过DQG格网的三角化过程构建了地表DEM模型,并提出了从矢量线对象到地形格网表面的映射方法。采用GTOPO30数据集和国界矢量数据进行了相关实验,结果表明:该方法能实现矢量数据与多分辨率DEM的无缝集成,并能有效地避免矢量对象"悬浮"和"入地"等现象。     

利用机载LiDAR点云提取复杂城市建筑物面域

机载LiDAR技术为探测建筑物提供了大量三维点云坐标.为了能从植被中有效识别建筑物面域,首先利用渐进式TIN加密法识别非地面点云,经过移除低于地面3 m的点云和孤立点云后生成菲地面点云的二值化格网,依据自定义的分割算子打断建筑物和植被间的可能连接;然后通过区域生成算法以高差阈值来聚类二者的面域,并使用大坡度密度阈值来提取建筑物的面域;最后使用形态学闭算子填充面域孔洞并平滑其边缘.选取3个典型的复杂城市区域进行测试,结果显示,各区域的提取质量与完成率均高于91％,表明该算法能够达到自动识别建筑物的目的.     

基于卫星DOR信号的VLBI相时延解算方法研究

VLBI技术是深空探测中主要的测角手段,其对与视线垂直方向上卫星的轨道和位置变化有很高的灵敏度.基于DOR信号的VLBI观测量一般是群时延,其精度一般为纳秒量级,在约2000 km的基线长度上,月球探测器的位置测量误差达近百米,对深空探测器来说位置测量误差会更大.为了提高卫星测定轨测定位精度,研究了含微小偏倚量的VLBI相时延的解算算法,并利用嫦娥—号△DOR观测数据对连续观测和间断观测时的算法进行了验证.结果表明:两种观测模式下皆可行.经过比较,相时延的随机误差大幅降低.     

射电天文高速数据采集与处理平台的设计与应用

描述了上海天文台自主设计的一套以FPGA为核心,以cPCI总线为桥梁的高速数据采集与处理平台。该平台采用软件无线电技术,使之能够灵活地应用于不同类型天文终端。介绍了该平台的组成、结构以及性能,并分析了采用该结构的原因,同时还介绍了在此平台上的一些已经实现或者可以实现的应用。     

岩溶作用对沙雅隆起奥陶系碳酸盐岩储集层的控制作用

沙雅隆起经历了多期构造活动和长期岩溶作用的改造,形成分布极不均匀的裂缝、孔洞系统,构成了奥陶系碳酸盐岩储层的主要储集空间,在沙雅隆起奥陶系碳酸盐岩地层沉积、成岩之后,经历了加里东期—印支期—燕山期多次构造抬升、暴露、剥蚀和岩溶作用,形成了区内广泛分布的风化壳型岩溶作用。研究区至少发育4期岩溶作用,即加里东中晚期,海西早期,海西晚期和印支期—燕山期,其中海西早期和海西晚期是岩溶发育的主要时期。岩溶作用对奥陶系碳酸盐岩储层的形成和分布具有重要的控制作用,其储层发育层段限制在岩溶作用影响深度范围内。