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基于Python的SKA-RASCIL中的天线增益校准实现*

2021-04-15黎静,曹忠,邓辉,王锋,梅盈,戴伟

天文研究与技术 2021年2期
关键词:优化

黎 静,曹 忠,邓 辉,王 锋,梅 盈 ,戴 伟

(1. 广州大学物理与材料科学学院/天体物理中心,广东 广州 510006;2. 昆明理工大学云南省计算机技术应用重点实验室,云南 昆明 650500)

宇宙再电离、脉冲星、寻找外星智慧生命体等科学研究是当前天文领域的研究热点,要实现这些研究目标,迫切需要射电望远镜具有更高的灵敏度和分辨率。国际大科学工程——平方公里阵列是人类有史以来建造的最大射电望远镜,信号接收总面积约1 km2,具有高灵敏度,高时间、高空间、高频率分辨率,高动态范围的特点,它的建成将给天文学研究带来革命性的影响。

校准是射电干涉测量的重要组成部分,实际观测过程中,电离层、温度、地面环境变化,电子元件的噪声和背景温度等造成天线增益的变化[1-2]。天线增益校准的准确性是影响复可见度数据准确性的主要因素[3]。针对极为微弱且错综复杂的各类系统与环境效应的校准是困扰当前平方公里阵列科学研究的关键因素,为了提高成像精度和动态范围,保证成像的动态范围达到106以上[4],天线增益的校准成为需要深入研究的课题。

射电天文仿真校准成像软件库是射电天文数据处理专家为平方公里阵列研制的数据处理软件,开发语言为Python,有良好的可读性,利于后续计算机专家对算法进行并行实现和部署。为符合RASCIL的编程规定,本文基于Python语言,实现了经典的天线增益校准算法Antsol,并对其进行了性能优化。

1 天线增益校准算法

在过去的几十年中,针对射电干涉阵成像动态范围受校准精度制约的问题,科学家们给予了相当大的关注,并在增益校准算法上取得了一定的成果[5-9]。……

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