国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

一款觀測太陽流量應(yīng)用軟件的設(shè)計和實現(xiàn)

2021-09-23 03:54李有生張永宏肖旺
電腦知識與技術(shù) 2021年24期
關(guān)鍵詞:跟蹤

李有生 張永宏 肖旺

摘要: 太陽射電望遠鏡是對太陽射電輻射變化和太陽射電爆發(fā)的常規(guī)觀測平臺,是地面上探測太陽活動的主要常規(guī)設(shè)備,被廣泛地應(yīng)用于太陽活動的研究和監(jiān)測工作之中,也被廣泛應(yīng)用于太陽活動的研究與預(yù)報業(yè)務(wù)中。本應(yīng)用軟件是實現(xiàn)通過射電望遠鏡接收到的數(shù)據(jù)進行保存、處理和分析,生成實時譜圖、太陽流量圖。

關(guān)鍵詞:太陽射電望遠鏡;爆發(fā);跟蹤;太陽流量

1 研究背景

太陽射電輻射有三種分量,即寧靜太陽射電、太陽緩變射電和太陽射電爆發(fā),分別起源于寧靜太陽大氣、某些亮區(qū)(局部射電源)和像太陽耀斑之類的瞬變擾動。太陽射電輻射觀測研究表明,平時太陽射電輻射是在緩慢變化著的,太陽上有劇烈爆發(fā)現(xiàn)象如耀斑爆發(fā)時,也會出現(xiàn)劇烈瞬變的“射電爆發(fā)”。太陽射電爆發(fā)是太陽受到強烈擾動時(如日面上耀斑爆發(fā)時)所產(chǎn)生的一種強度急劇增加的射電輻射,起源于從低色球到外日冕的整個太陽大氣中,占據(jù)的波段從毫米波一直擴展到米波。太陽射電爆發(fā)的強度范圍大約從接收機噪聲以上剛能辨別的流量密度數(shù)值(一般最小為幾個sfu)一直到幾千甚至上萬sfu。這里1 sfu=10-22 Wm-2 Hz-1即為太陽射電輻射流量單位。劇烈的太陽射電爆發(fā)可引起地球磁場和電離層的強烈擾動,導(dǎo)致短波無線電通訊中斷等空間天氣災(zāi)害事件。太陽射電輻射流量監(jiān)測是空間天氣監(jiān)測預(yù)警不可或缺的一部分。

本太陽射電望遠鏡系統(tǒng)是對太陽射電輻射變化和太陽射電爆發(fā)的觀測平臺,能夠?qū)崟r監(jiān)測太陽數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換為太陽流量數(shù)據(jù),記錄太陽流量寧靜及爆發(fā)的時間和數(shù)值,為研究提供數(shù)據(jù)支持。

2 系統(tǒng)組成

太陽射電望遠鏡由天線分系統(tǒng)、射頻傳輸分系統(tǒng)、系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)分析分系統(tǒng)等組成。如圖1所示。

分系統(tǒng)組成如下:

1) 天線分系統(tǒng)由天線(天線面、天線座架、饋源),伺服控制(天線控制、天線驅(qū)動等)組成;

2) 射頻傳輸分系統(tǒng)由前置單元、射頻光纖傳輸器和后置單元等組成;

3) 系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)處理分系統(tǒng)由接收機(頻譜儀)、系統(tǒng)控制終端(本地服務(wù)器)、串口服務(wù)器、交換機、保障終端和遠程控制終端等組成。

射電望遠鏡軟件主要完成遠程控制和監(jiān)視天線運行的動作,讀取儀器設(shè)備數(shù)據(jù)并保存,通過數(shù)據(jù)合成處理計算太陽流量數(shù)據(jù),保存數(shù)據(jù)并生成流量圖進行圖形界面顯示,同時軟件要監(jiān)控機房的工作環(huán)境,軟件模塊劃分如圖2所示。

1) 儀器控制模塊,完成對儀器的頻率設(shè)置,數(shù)據(jù)讀取的功能;

2) 數(shù)據(jù)記錄模塊,完成對頻譜儀讀取到的數(shù)據(jù)保存的功能;

3) 天線伺服控制模塊,實現(xiàn)對天線位置的控制和讀取的功能;

4) 機房環(huán)境監(jiān)測模塊,實現(xiàn)對風(fēng)速,UPS數(shù)據(jù)的讀取監(jiān)控功能;

5) 頻譜儀控制程序,完成定時讀取頻譜儀數(shù)據(jù),設(shè)置頻率,傳輸數(shù)據(jù)的功能;

6) 頻譜計算合成模塊,將水平和垂直極化的頻譜儀數(shù)據(jù)讀取后,進行數(shù)據(jù)計算合成為一個合成的頻譜數(shù)據(jù);

7) 頻譜繪制模塊,將合成后的頻譜數(shù)據(jù)繪制到顯示器上;

8) 太陽流量計算模塊,將頻譜數(shù)據(jù)通過太陽流量計算公式進行換算得到太陽流量的數(shù)據(jù);

9) 太陽射電譜圖繪制模塊,將天線計算得到的流量數(shù)據(jù)繪制在一個譜圖上;

10) 天線位置圖繪制模塊,將當(dāng)前天線位置以三維的方式顯示到顯示器上;

11) 狀態(tài)顯示模塊,完成機房環(huán)境信息的顯示功能。

3 太陽角度跟蹤、數(shù)據(jù)接收存儲和分析

太陽射電望遠鏡系統(tǒng)工作時,射電望遠鏡軟件控制天線跟隨太陽運轉(zhuǎn),接收太陽射電信號;太陽射電信號經(jīng)過射頻傳輸分系統(tǒng),輸入接收機中,經(jīng)采樣得到太陽射電原始數(shù)據(jù);系統(tǒng)控制終端從接收機中讀取數(shù)據(jù),并將這些數(shù)據(jù)存儲在本地服務(wù)器中;本地服務(wù)器通過對原始數(shù)據(jù)進行分析和計算,得出太陽射電流量數(shù)據(jù),并形成太陽射電流量變化曲線圖;當(dāng)有太陽活動異常時,發(fā)出警報;射電望遠鏡軟件將計算后的流量數(shù)據(jù)自動傳輸?shù)竭h程終端。

3.1太陽角度跟蹤

跟蹤指向的工作原理實際上就是天文學(xué)上兩種天球坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換原理,即第二赤道坐標(biāo)系與地平坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。

赤道坐標(biāo)系的第一坐標(biāo)稱為赤經(jīng),計作[α],它由春分點起沿赤道逆時針計量,不取負(fù)值;赤道坐標(biāo)系的第二坐標(biāo)稱為赤緯,計作[δ],它由赤道作為計量起點,向北為正,向南為負(fù)。

地平坐標(biāo)系又叫作方位角仰角坐標(biāo)系,地平坐標(biāo)系的第一坐標(biāo)是方位角坐標(biāo),計作Az,從當(dāng)?shù)兀ㄓ^測點)的正北方向開始以順時針方向計量,由0度到360度;地平坐標(biāo)系的第二坐標(biāo)是仰角坐標(biāo),計作El,它是地平坐標(biāo)原點與天體之間連線和連線在地平面的投影之間夾角的大小。

通過上面的兩個公式,將天文年歷提供的各時刻的赤經(jīng)赤緯數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成各時刻的方位角仰角數(shù)據(jù),天線控制單元再將這些方位角仰角數(shù)據(jù)和兩個軸角傳感器傳來的數(shù)據(jù)進行比較,由天線驅(qū)動單元經(jīng)天線的方位驅(qū)動裝置和俯仰驅(qū)動裝置驅(qū)動天線運動實現(xiàn)對觀測目標(biāo)的指向跟蹤,太陽角度跟蹤模塊的流程圖見圖3。

3.2數(shù)據(jù)接收存儲和分析

射電望遠鏡軟件將獲得的太陽射電原始數(shù)據(jù),以二進制的形式,每秒鐘存儲601個數(shù)值點,供分析使用。采用每小時保存一個數(shù)據(jù)文件,命名格式為年月日-小時。數(shù)據(jù)處理工作流程框圖,見圖4:

數(shù)據(jù)處理采用對觀測數(shù)據(jù)的平滑和干擾抑制方法:

將干擾視為小概率事件。根據(jù)隨機誤差概率密度函數(shù)的有界性,在一次實驗中,概率極小的事件是實際上不可能發(fā)生的事件。所謂概率極小,尚有多種判別準(zhǔn)則,在未加特別規(guī)定時,可使用3[δ]判別準(zhǔn)則。

則認(rèn)為[xp]為概率極小事件,將其剔除,可以有效抑制瞬時干擾,然后進行數(shù)據(jù)擬合,完成數(shù)據(jù)的平滑處理。[δ]為數(shù)據(jù)方差,[μ]為數(shù)據(jù)均值。

目前太陽射電望遠鏡沒有提供一個可查的[A(f)],但是可以通過式(4)經(jīng)過一段時間得到一個相對穩(wěn)定的[A(f)],再將[A(f)]帶入到式(5)確定每天的定標(biāo)系數(shù),獲取靜太陽射電流量。

通過太陽射電數(shù)據(jù)的相對定標(biāo)的結(jié)果,對不同頻點上的太陽射電流量進行統(tǒng)計分析,確定各頻點寧靜時期流量的變化,設(shè)定合適閾值,進行射電流量異常預(yù)警。同時監(jiān)測大的環(huán)境干擾對接收帶來的影響。

3.3實驗數(shù)據(jù)展示

4結(jié)束語

本文主要闡述了太陽流量軟件在太陽射電望遠鏡系統(tǒng)的應(yīng)用,通過對天線角度的控制,獲得儀器設(shè)備對準(zhǔn)太陽時接收到的太陽數(shù)據(jù),通過一定的算法處理后得到太陽的流量值,由此來判斷太陽活動的情況。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,太陽望遠鏡技術(shù)也在不斷發(fā)展進步,目前在研究日地關(guān)系、空間環(huán)境及通訊電磁影響等方面有著廣泛的應(yīng)用。

參考文獻:

[1] 周樹榮.大天線太陽射電觀測和流量歸算的一種方法[J].天文學(xué)報,1996(1):60-67.

[2] 陳邦媛.射頻通信電路[M].2版.北京:科學(xué)出版社,2006.

[3] 陳國強,曹文達,楊開平.2130MHz太陽射電望遠鏡中頻放大器的調(diào)試[J].云南天文臺臺刊,1994(2):47-53.

[4] 紀(jì)志浩.輻射計接收系統(tǒng)的非線性影響及改正方法[J].中國科學(xué)院上海天文臺年刊,1996(17):265-269.

【通聯(lián)編輯:朱寶貴】

猜你喜歡
跟蹤
300MW CFB機組壓力偏差對負(fù)荷控制的影響與優(yōu)化
政策跟蹤審計存在的問題分析
視頻監(jiān)控跟蹤系統(tǒng)的研究
工程建設(shè)手續(xù)辦理流程跟蹤與規(guī)劃移動應(yīng)用研究
跟蹤學(xué)情,及時調(diào)整教學(xué)策略
基于視頻的手寫數(shù)字識別
小型民用風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)最大功率跟蹤策略研究
一種用于彈道終端飛機紅外圖像機軸檢測的算法
沭阳县| 瓦房店市| 淮南市| 商水县| 乌拉特中旗| 衡阳市| 沈阳市| 嘉禾县| 湟中县| 醴陵市| 拉孜县| 凤翔县| 固阳县| 丽水市| 炎陵县| 江津市| 惠东县| 东山县| 丰台区| 错那县| 炎陵县| 宁都县| 余姚市| 台北县| 新丰县| 壶关县| 临湘市| 沽源县| 府谷县| 胶南市| 本溪市| 社旗县| 收藏| 乐安县| 陆良县| 屏南县| 都江堰市| 青铜峡市| 绵竹市| 乐山市| 即墨市|