基于GPU集群的空间VLBI射电源条纹搜索研究

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作者 段学铭 童力 +1 位作者 郑为民 张娟 《天文学进展》 CSCD 北大核心 2024年第3期494-505,共12页

探月工程四期将发射嫦娥七号“鹊桥二号”中继星,搭载4.2 m口径的抛物面望远镜,与地面射电望远镜构成首个月轨空间VLBI。空间VLBI受中继星轨道扰动和星载设备时延等因素影响,射电源的预报时延模型无法引导相关处理机正常工作,需通过基... 探月工程四期将发射嫦娥七号“鹊桥二号”中继星,搭载4.2 m口径的抛物面望远镜,与地面射电望远镜构成首个月轨空间VLBI。空间VLBI受中继星轨道扰动和星载设备时延等因素影响,射电源的预报时延模型无法引导相关处理机正常工作,需通过基于实测信号条纹搜索的方法找到符合要求的高精度时延模型。为此,提出一种基于GPU集群的空间VLBI射电源条纹搜索算法,研究在GPU集群上负载均衡的任务分配方法,并行实现相关处理模块和残余值搜索模块。通过RadioAstron 1 min观测数据验证,相较于目前CPU集群平台,GPU集群处理速度提升了27.0倍。 展开更多

关键词 空间VLBI 条纹搜索 GPU集群 相关处理

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基于DOR侧音信号的条纹搜索算法 被引量：1

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作者 刘友永 王彬 谷春平 《无线电工程》 2011年第11期10-12,30,共4页

针对深空航天器在某些运行阶段轨道预报精度不够的情况,利用航天器下行差分单向测距(DOR)侧音信号的特点,论述了用于时延模型重建的条纹搜索算法的原理,并对算法流程进行了详细说明和仿真。结果表明,该算法能够精确提取两测站间的时延... 针对深空航天器在某些运行阶段轨道预报精度不够的情况,利用航天器下行差分单向测距(DOR)侧音信号的特点,论述了用于时延模型重建的条纹搜索算法的原理,并对算法流程进行了详细说明和仿真。结果表明,该算法能够精确提取两测站间的时延差和多普勒频差,为时延和时延率模型的精确重构创造了必要条件,从而可以正确引导相关器数据处理,实现对深空航天器的精确导航。 展开更多

关键词 DOR侧音 条纹搜索算法 互谱 群时延

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双目标条纹搜索及GPU加速技术研究

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作者 芮萍 郑为民 +1 位作者 余赟 刘磊 《中国科学院上海天文台年刊》 2015年第1期85-93,共9页

深空探测中探测器处于轨道制动期间，由于预报轨道误差较大，如果用预报轨道模型作为输入，相关处理机有时很难获得清晰的条纹，因此需要快速条纹搜索程序给出准确模型值。针对快速条纹搜索算法，研究基于图形处理器（graphicsprocessin... 深空探测中探测器处于轨道制动期间，由于预报轨道误差较大，如果用预报轨道模型作为输入，相关处理机有时很难获得清晰的条纹，因此需要快速条纹搜索程序给出准确模型值。针对快速条纹搜索算法，研究基于图形处理器（graphicsprocessingunit，GPU）硬件平台的加速改进，同时针对后续探月任务中存在两个动态目标的情况，研究能同时计算两个目标的快速条纹搜索算法。 展开更多

关键词 VLBI 条纹搜索 GPU加速

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基于多重网格的射电源条纹搜索算法研究 被引量：3

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作者 孙晓彤 童力 +1 位作者 郑为民 余赟 《天文研究与技术》 CSCD 2021年第1期52-59,共8页

空间甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Infertaro-meter,VLBI)是射电天文未来重要的发展方向,但其观测系统和轨道等不稳定因素会导致相关处理机所需的预报时延模型与实际时延相差较大,在这种情况下很难获得干涉条纹。提出了基于多... 空间甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Infertaro-meter,VLBI)是射电天文未来重要的发展方向,但其观测系统和轨道等不稳定因素会导致相关处理机所需的预报时延模型与实际时延相差较大,在这种情况下很难获得干涉条纹。提出了基于多重网格的射电源条纹搜索算法,可以在不使用时延模型的情况下,使相关处理机在较大范围内从原始数据中自动完成干涉条纹搜索,利用滑动窗口技术扩大搜索范围,多重网格技术提高搜索效率。实测数据表明,该算法能够在不依赖先验预报时延模型的情况下成功获得射电源干涉条纹。 展开更多

关键词 条纹搜索 射电源 甚长基线干涉测量 多重网格 相关处理机

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一种用于空间VLBI的射电源条纹搜索算法 被引量：1

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作者 朱晓娜 童力 +1 位作者 郑为民 张娟 《天文研究与技术》 CSCD 2022年第6期568-575,共8页

我国探月工程嫦娥七号将构建由中继星上4.1 m口径抛物面天线及地基射电望远镜组成的首个月地空间甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Interferometry, VLBI)试验系统。不同于地基甚长基线干涉测量望远镜,受中继星轨道扰动和设备时延影... 我国探月工程嫦娥七号将构建由中继星上4.1 m口径抛物面天线及地基射电望远镜组成的首个月地空间甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Interferometry, VLBI)试验系统。不同于地基甚长基线干涉测量望远镜,受中继星轨道扰动和设备时延影响,射电源预报时延模型和实际时延有时可能有较大差异,导致无法引导相关处理机正常工作,需要通过射电源条纹搜索方法寻找实际时延模型才能解决这一问题。由于4.1 m空间天线口径较小,接收信号能力弱,为提高信噪比,需要长时间积分,而线性时延模型无法保证长时间的时延精度。针对这一问题,提出了一种用于空间甚长基线干涉测量的射电源条纹搜索算法,首先通过建立时延和时延率的二维搜索网格,使用每个网格点对应的先验时延和时延率构建线性时延模型;再使用该线性时延模型对原始数据分时段相关处理;然后采用二维傅里叶变换搜索残余时延和时延率,确定最大相关幅度对应的网格点;最后使用该网格点的先验时延和时延率以及残余时延和时延率重构二次项时延模型。通过对RadioAstron空间甚长基线干涉测量的地空基线实际数据处理,验证了该射电源条纹搜索算法的正确性。 展开更多

关键词 空间VLBI 条纹搜索 时延模型 相关处理 射电源

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基于探测器数传信号的条纹搜索算法研究

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作者 李海华 郑为民 童力 《中国科学院上海天文台年刊》 2013年第1期81-92,共12页

针对在嫦娥二号卫星VLBI观测中接收的一段数传信号包含有重复数据的特点，研究了数传信号的VLBI条纹搜索算法，介绍了算法原理和具体实现流程。对嫦娥二号实际数据处理表明，该算法不依赖于探测器预报模型，提取两测站问的时延差和多普... 针对在嫦娥二号卫星VLBI观测中接收的一段数传信号包含有重复数据的特点，研究了数传信号的VLBI条纹搜索算法，介绍了算法原理和具体实现流程。对嫦娥二号实际数据处理表明，该算法不依赖于探测器预报模型，提取两测站问的时延差和多普勒频差，可为VLBI相关处理机的时延和时延率模型的精确重构创造必要条件，正确引导相关处理机完成精确的数据处理。 展开更多

关键词 数传信号 条纹搜索算法 VLBI 相关处理机

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卫星定位精度对在轨甚低频干涉测量影响分析 被引量：2

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作者 张墨 黄茂海 颜毅华 《天文研究与技术》 CSCD 2014年第4期362-368,共7页

由于地球电离层的阻挡以及其他干扰,在地面难以进行有效的甚低频天文观测,而使用搭载于绕地或绕月轨道卫星上的甚低频天线进行干涉观测会大大提高观测灵敏度和角分辨率。卫星定位精度会影响观测数据的处理结果,进而影响成图质量,并且会... 由于地球电离层的阻挡以及其他干扰,在地面难以进行有效的甚低频天文观测,而使用搭载于绕地或绕月轨道卫星上的甚低频天线进行干涉观测会大大提高观测灵敏度和角分辨率。卫星定位精度会影响观测数据的处理结果,进而影响成图质量,并且会大幅影响飞行项目的复杂度和总成本。首先分析卫星姿态控制精度和星间基线测量精度对绕地轨道甚低频干涉观测的影响,之后对干涉观测中信号延时误差进行仿真,研究延时误差与数据相关处理中条纹搜索范围之间的关系,并对数据计算速度需求进行估算。分析和仿真结果可以辅助相关空间甚低频观测项目总体方案的制定和工程指标的优化。 展开更多

关键词 空间天文学其他学科 甚低频 仿真 卫星定位 条纹搜索

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实时VLBI处理机技术 被引量：3

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作者 郑为民 张娟 +3 位作者 徐志骏 刘磊 童力 张秀忠 《深空探测学报（中英文）》 2020年第4期354-361,共8页

实时处理机是探月工程VLBI测轨分系统数据处理中心的核心设备。软件处理机是自主开发的实时并行信号处理软件,运行于CPU+GPU结构的高性能集群服务器平台,硬件处理机是基于大规模FPGA器件研制的专用高速信号处理机。它们采用FX型结构,具... 实时处理机是探月工程VLBI测轨分系统数据处理中心的核心设备。软件处理机是自主开发的实时并行信号处理软件,运行于CPU+GPU结构的高性能集群服务器平台,硬件处理机是基于大规模FPGA器件研制的专用高速信号处理机。它们采用FX型结构,具备数据实时接收、解码、相关处理、相位校正信号提取、实时监视等功能。当探测器预报时延模型精度不够时,处理机系统可通过特殊的条纹搜索功能,现场实时自主重构高精度时延模型,引导处理机完成探测器信号相关处理。经过工程验证,月球探测器VLBI测定轨的总实时数据速率达到了512 Mbps。 展开更多

关键词 VLBI 软件相关处理机 硬件相关处理机 并行计算 条纹搜索

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一种快速抗扭曲直线检测算法

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作者 丁茂祥 吴畏 《微计算机应用》 2003年第2期69-69,共1页

笔者在标据自动输入研究过程中,基于快速检测特征线段的目的,以减少非直线上的像素点的干扰,尽可能减少运算量的思路出发,提出了一种适应扭曲图像的直线检测方法,条纹投影搜索算法.

关键词 扭曲图像 直线检测方法 条纹投影搜索算法 噪声干扰 像素点

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动态双目标VLBI软件相关处理技术研究 被引量：5

10

作者 张娟 郑为民 +3 位作者 刘磊 童力 童锋贤 芮萍 《中国科学：物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2021年第11期33-41,共9页

本文介绍了应用于中国VLBI网软件相关处理机(CVNScorr)的动态双目标VLBI相关处理技术.嫦娥五号(CE-5)实现了我国首次对地外天体的采样返回,测控目标多、技术难度大.在交会对接过程中,需采用实时同波束VLBI技术完成对轨道器、上升器两个... 本文介绍了应用于中国VLBI网软件相关处理机(CVNScorr)的动态双目标VLBI相关处理技术.嫦娥五号(CE-5)实现了我国首次对地外天体的采样返回,测控目标多、技术难度大.在交会对接过程中,需采用实时同波束VLBI技术完成对轨道器、上升器两个动态目标的高精度测轨, CVNScorr需具备2个相位中心同时处理能力.由于在交会对接、近月制动、动力下降、月面起飞等特殊动力飞行段,预报轨道精度不高,无法获得VLBI高精度时延模型,若采用常规VLBI数据处理方法,无法获取干涉条纹.因此, VLBI相关处理机增加了实时双目标条纹搜索与时延模型重构功能. CVNScorr采用FX型软件相关处理机原理,具备双目标相关处理模块和多信标条纹搜索及时延模型重构功能,可利用测控信号特点,自动搜索多个信标,同时获取两个目标的时延值,重构高精度的时延模型. CVNScorr运行于CPU+GPU混合并行集群平台,利用MPI和GPU等技术实现并行计算,在CE-5任务中实现了中国VLBI网4站双目标实时数据相关处理,并具有6站双目标数据事后处理能力.实时数据率达到128 Mbps/站,VLBI时延精度达到0.4 ns,实时性优于25 s. 展开更多

关键词 动态双目标VLBI 同波束 软件相关处理机 条纹搜索 嫦娥五号

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基于锥光全息原理的测距系统研究 被引量：1

11

作者 魏志博 杨凌辉 +1 位作者 郭寅 邾继贵 《光电子．激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期1967-1973,共7页

针对传统光学非接触测量方法环境适应性差、测量范围小以及光源依懒性强等问题,提出基于锥光全息原理的非接触式测量方法。在简要分析锥光全息测量原理的基础上,设计出应用于距离测量的全息干涉测量系统,提出从条纹宽度变化量获取被测... 针对传统光学非接触测量方法环境适应性差、测量范围小以及光源依懒性强等问题,提出基于锥光全息原理的非接触式测量方法。在简要分析锥光全息测量原理的基础上,设计出应用于距离测量的全息干涉测量系统,提出从条纹宽度变化量获取被测物移动距离的方法,并推导出条纹宽度与被测距离之间的关系;同时针对条纹图像散斑严重、条纹中心不确定、条纹不清晰等问题,提出相应的图像处理方法以及区域条纹搜索方法,可以选择清晰、光滑的条纹区域,进而计算被测距离;最后,搭建了锥光全息干涉测距系统,并完成了测距实验。实验结果显示,与激光干涉仪对比,锥光全息干涉测量系统的测距误差在10μm以内;具有测量范围大、测量分辨率和测量精度高以及环境适应能力强等优点,能够满足测量要求。 展开更多

关键词 锥光全息 双折射 非接触测量 区域条纹搜索

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