校准和数据处理

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BlockDiagram

in400MHz-2GHzAntennas&feedsOpT/R&AnalogDigitalCorrelationMonitoringDataStorage&Pre-processingImageProcessing2025/1/28400-2000MHz50-450MHz16×(2-25)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。2025/1/28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2025/1/28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）2025/1/2811野边山日像仪校准(H.

Nakajima,

et.

al

1980,

Pub.

Astron.Soc.

Japan)2025/1/2812EOVSA校准27米天线/wiki/index.php/Expanded_Owens_Valley_Solar_Array#System_SoftwareMUSER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2025/1/2813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%。2025/1/28数字延时补偿

RMSPhaseErrorLossInSensitivityMaximumPhaseError1/801.05°0.02%4.4°1/591.44°0.03%6.1°1/322.65°0.11%11.2°1/165.3°0.43%22.4°1/810.6°1.71%44.8°2025/1/28CSRH：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。2025/1/28闭合相位抖动观测相位抖动2025/1/28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。2025/1/28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。2025/1/282025/1/28延时测量结果TheAssessmentofCSRHDevelopment20(Liu,etal,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.rlXXXXrl天线k2025/1/28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%2025/1/28Cir-polarizationdegreewithin96%bandwidthislessthan10%.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。2025/1/28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2025/1/28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

1.4GHz5GHz10GHzCygnus-A1600370200VirgoA2147237TaurusA930680600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MSRT2025/1/28太阳图像的复杂性Solarimagesconsistofvariouscomponents:asolar

disk;somebrightcompactsources;some

faintcompactsources;andmanydiffusefeatures(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)2025/1/28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（Hanaokaetal.1994）实现最高分辨率，分两步处理（Fujiki

1998）http://solar.nro.nao.ac.jp/norh/archive.htmlMUSER数据软件MUSEROSPipelineUvfits，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：Hogbom2025/1/2828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DistributedDataProcessingPipeline2025/1/28302025/1/28MUSERDataonJuly52016QuietSun.Time:2hours(3:04–5:04UT,cadence=10minutes)Frequency:4.1875GHz;Integ