射電瞬變源是天文領(lǐng)域重要的研究方向。以脈沖星為例,自上世紀(jì)60年代第一顆脈沖星發(fā)現(xiàn)為止,人類已經(jīng)探測到了近三千余顆脈沖星。由于脈沖星和雙星系統(tǒng)對天文學(xué)的重要貢獻(xiàn),分別獲得1974,1993年的諾貝爾獎�？焖偕潆姳‵ast Radio Burst,FRB）是一種重要的射電瞬變源,Lorimer等人利用澳大利亞64米帕克斯射電望遠(yuǎn)鏡,首次在2001年的脈沖星存檔數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了快速射電暴現(xiàn)象,并于2007年發(fā)表。相比脈沖星輻射出的脈沖,快速射電暴并沒有周期性的脈沖輻射,但每次爆發(fā)的能量卻遠(yuǎn)高于脈沖星。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)近百例快速射電暴,大部分快速射電暴只爆發(fā)一次,但有兩例射電暴被重復(fù)探測到在天文界引起了很大的轟動。FRB121102是第一例重復(fù)暴,最開始由美國的阿雷西博（Arecibo）望遠(yuǎn)鏡首次發(fā)現(xiàn),超大陣列望遠(yuǎn)鏡（Very Large Array,VLA）在2018年對其展開了后續(xù)觀測,由于長基線帶來的高角分辨率,將位置精確到了 1.7毫角秒（mili-arcsecond）。在2019年初,位于加拿大的CHIME干涉陣列公布了其發(fā)現(xiàn)的13例快速射電暴,并公布了第二例重復(fù)暴引起了大家的廣泛關(guān)注。... 

【文章來源】：華中師范大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：111 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 快速射電暴起源模型以及其研究意義
        1.1.1 快速射電暴起源以及其研究意義
    1.2 射電瞬態(tài)源在星際介質(zhì)中的傳播特性
        1.2.1 色散(Dispersion)
        1.2.2 法拉第旋轉(zhuǎn)(Faraday rotation)
        1.2.3 散射和閃爍(Scatter and Scintillation)
    1.3 國際上快速射電暴搜尋現(xiàn)狀
        1.3.1 單天線快速射電暴巡天現(xiàn)狀
        1.3.2 干涉陣列快速射電暴巡天現(xiàn)狀
        1.3.3 已觀測到快速射電暴統(tǒng)計
    1.4 新的搜尋終端在FRB巡天中的重要地位及挑戰(zhàn)
        1.4.1 硬件終端系統(tǒng)
        1.4.2 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)
    1.5 本文結(jié)構(gòu)
第2章 非相干消色散算法分析
    2.1 Brute force消色散算法
        2.1.1 Brute Force消色散算法介紹
        2.1.2 消色散算法復(fù)雜度分析
        2.1.3 Brute force消色散算法優(yōu)劣勢分析
    2.2 Tree消色散算法
        2.2.1 Tree消色散算法介紹
        2.2.2 Tree消色散算法運算復(fù)雜度分析
        2.2.3 Tree消色散算法優(yōu)劣勢分析
    2.3 Sub-band消色散分析
        2.3.1 Sub-band消色散算法介紹
        2.3.2 Sub-band消色散算法運算復(fù)雜度分析
        2.3.3 Sub-band消色散算法優(yōu)劣勢分析
    2.4 FDMT消色散算法
    2.5 討論
    2.6 總結(jié)
第3章 射電天文終端數(shù)字采集系統(tǒng)設(shè)計方法
    3.1 CASPER射電天文硬件設(shè)計平臺
        3.1.1 CASPER介紹
        3.1.2 CASPER硬件平臺
        3.1.3 CASPER硬件插件
        3.1.4 CASPER仿真開發(fā)環(huán)境
        3.1.5 硬件控制系統(tǒng)
        3.1.6 小結(jié)
    3.2 單天線數(shù)字采集系統(tǒng)
        3.2.1 利用CASPER平臺設(shè)計頻譜儀終端
        3.2.2 射電信號數(shù)字采集終端
    3.3 干涉陣列搜尋FRB方法
        3.3.1 多波束合成方法搜尋FRB
        3.3.2 成像方法搜尋FRB方法
    3.4 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)
        3.4.1 瞬態(tài)源搜尋中數(shù)據(jù)包的設(shè)計
        3.4.2 線程管理系統(tǒng)
        3.4.3 信號候選體處理
        3.4.4 離線細(xì)化處理
第4章 基于ROACH2-GPU架構(gòu)的相關(guān)器
    4.1 相關(guān)器架構(gòu)介紹
    4.2 相關(guān)器F-engine
        4.2.1 ADC
        4.2.2 多項濾波和FFT功能實現(xiàn)
        4.2.3 有效位截取模塊實現(xiàn)
        4.2.4 轉(zhuǎn)置功能實現(xiàn)
        4.2.5 網(wǎng)絡(luò)傳輸功能實現(xiàn)
    4.3 相關(guān)器X-engine
        4.3.1 數(shù)據(jù)調(diào)度分配
        4.3.2 利用GPU實現(xiàn)累加乘
        4.3.3 GPU運算性能測試
        4.3.4 ADC采樣測試
        4.3.5 系統(tǒng)線性度測試
        4.3.6 高斯白噪聲測試
        4.3.7 觀測測試
    4.4 總結(jié)展望
第5章 2DFFT搜尋瞬態(tài)源技術(shù)
    5.1 2D-FFT搜尋瞬態(tài)源理論基礎(chǔ)
        5.1.1 Re-bin處理
        5.1.2 二維傅立葉變換
        5.1.3 極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換
        5.1.4 徑向一維FFT
        5.1.5 Re-bin對信噪比的提升
        5.1.6 徑向傅立葉變換對探測靈敏度的提升實驗
    5.2 2DFFT消色散算法優(yōu)劣勢分析
        5.2.1 射電干擾消除
        5.2.2 運算復(fù)雜度分析
第6章 基于2DFFT消色散算法的搜尋程序
    6.1 2DFFT瞬態(tài)源搜尋程序簡介
        6.1.1 程序基本架構(gòu)
        6.1.2 并行優(yōu)化
        6.1.3 搜尋結(jié)果概覽
    6.2 與已有射電瞬態(tài)源搜尋軟件比對
        6.2.1 不同輸入時間長度測試
        6.2.2 不同輸入頻率分辨率測試
        6.2.3 針對天籟需求不同時間長度搜尋結(jié)果
    6.3 討論總結(jié)
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
第8章 附錄
    8.1 已觀測到快速射電暴統(tǒng)計
    8.2 2DFFT軟件搜尋已觀測到的FRB結(jié)果展示
參考文獻(xiàn)
攻讀博士期間發(fā)表的論文
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于ROACH2-GPU集群相關(guān)器的研究——F-engine模塊的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 牛晨輝,汪群雄,鄭小平,田�？�,吳鋒泉,李吉夏,陳學(xué)雷,蒿杰.  天文研究與技術(shù). 2017(01)
[2]基于ROACH2-GPU的集群相關(guān)器研究——X-engine模塊的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 汪群雄,牛晨輝,田海俊,吳鋒泉,李吉夏,陳學(xué)雷,蒿杰.  天文研究與技術(shù). 2016(02)
[3]射電干涉陣GPU相關(guān)器的研究初探[J]. 田�？�,徐洋,陳學(xué)雷,李長華,吳峰泉,汪群雄,劉勇.  天文研究與技術(shù). 2014(03)



本文編號：3204656