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[硕士论文] 胡玉洋
计算机技术 山东大学 2018(学位年度)
摘要:随着天文观测技术及设备的发展与进步,天文学研究进入了大数据时代。海量天文数据如何存储、处理、访问和共享成为一大难题;天文数据本身格式特殊、结构差别较大、种类繁多,而且天文学研究呈全球化趋势,如何对所有的天文数据进行访问并加以利用也变得越来越困难。针对这一系列问题,本文拟设计一套分布式的天文信息检索及管理的原型系统,实现天文数据的存储、处理、访问等,为天文学的研究和应用提供支持。
  本系统提出了虚拟望远镜的概念,即对已有的种类繁多、数量巨大的天文数据进行分类整理、存储、处理以及访问。采用国际天文标准数据格式-VOTable规范,使用锥形检索协议,并对天文文献、天文星表以及天文光谱进行存储、检索及管理。本文主要工作有以下四个方面:
  1、设计仿真的分布式计算机系统,实现天文资源分布式存储、检索及管理机制。
  2、建立一个主控机制,实现分布节点之间的信息通信,并完成统一的数据调用和传输服务。
  3、使用锥形检索和属性检索查询数据,使用VOTable封装数据,并采用异步的方式实现所有星表数据的交互和获取。
  4、实现所有文件管理(上传和下载等)、站点管理、用户信息管理、光谱检索等其他功能,实现一个完整的天文信息管理和检索系统。
  本研究有两个创新点:(1)通过设计虚拟的分布式系统,实现了主控节点与其他节点的通讯控制及数据传输,并实现了基于VOTable规范的透明的天文数据的访问;(2)提出了虚拟望远镜的概念,提供透明的多种异构数据的存储、查询、维护及管理系统,并降低检索操作的难度,提高天文信息的检索效率。
[硕士论文] 丁敏
科学技术史 中国科学技术大学 2018(学位年度)
摘要:《恒星经纬图说》是明末大型历算丛书《崇祯历书》中的一卷,展现了西方天文学传入中国时产生的一些星图。本文以这些星图为研究对象,重点解决两个问题:一,探究星图的绘制方法;二,考察星图中传统星官的星象变化。
  对于星图的绘制方法问题,本文通过文本分析和数理分析,明确了《图说》中四种星图的投影方法和具体画法,并进行了实证检验。赤道南北两总星图和黄道南北两总星图采用了标准的球极投影,且有两种简易精确的画法。见界总星图采用了垂直透视投影,投影边界与天球相切于恒隐圈,所以投影点的位置取决于恒隐圈纬度范围的取值。经过检验,我们发现《崇祯历书》文本中主张的20°取值,在实际绘图时并没有被执行,绘图者仍然采用了中国古代传统的36°取值。见界总星图的几何画法亦非常简便。黄道二十分星图则采用了正弦投影,但对边界和纬线长度作了微调。其数学画法应当更符合实际操作。总而言之,四种星图成功引入了西方的制图规范。
  对于星图中的星象变化问题,本文采用星表可视化和对比研究的方法,取《恒星经纬表》数据进行编程模拟绘图,然后将工作星图、《图说》原图与中国古代传统星象系统《步天歌》同步对比,解读细节。我们发现,星图上利用“无有之间”之星与“无测”之星保全了一部分本应残缺的星官形态,但同时也放弃了一部分星官。因此,星图的绘制工作表现出在严格遵从星表数据与维护传统星象这两种理念之间徘徊的状态。这种现象在《恒星历指》和《恒星经纬图说》文本中有所体现,其原因可能是西方的选星规则在当时未获得足够的认同。
[硕士论文] 王代美
理论物理 贵州大学 2017(学位年度)
摘要:根据已有的对食双星的研究分析,晚型恒星一般情况下处于主序阶段,在这样的阶段,晚型食双星诸多特性引起了研究者们的注意,包括轨道周期小(一般低于一天),易于观测到完整的周期,比较活跃,黑子活动,物质转移等。再加上现在更加先进的望远镜和测光与分光手段的使用,我们本文的研究内容也是食双星,而且主要利用到国内与国外小口径地面望远镜以及地面与太空的巡天数据。
  本研究主要内容包括:⑴V441Lac是一颗周期为0.3089天的食双星,Agerer等人2001年只获得了白光观测的光变曲线,为了更好的研究 V441 Lac的物理参数和相关性质,在2013年利用中国科学院兴隆基地85cm光学望远镜对WUma型食双星 V441 Lac第一次进行多波段观测研究,获得完整的BVRI四个波段的光变曲线,同时计算出三个新的极小时刻,更新了它的轨道周期为0.30891501天,而且周期呈现增加的趋势,周期增加率为+5.67(0.35)×107d/year,利用 Wilson& Devinney程序第一次求解出它的测光轨道参数(质量比、轨道倾角、温度、表面势等)。我们还做了另一个W Uma型食双星GR Boo,在之前Zhang等人已经利用VRI三个滤光片数据对GR Boo进行观测研究,在光变曲线上没发现两极大不等高现象,所以我们对 GR Boo进行 B、V、R、I四个波段的观测,通过仔细对比,我们发现了O‘Connell效应(即两极大不等高),通过在主星上增加一个恒星黑子,我们拟合出更准确的光变曲线,求出了黑子的物理参数,同时也为GR Boo增加了6个极小时刻值,在 O-C与周期数的关系中,这6个极小时刻值更加认证了GR Boo的轨道周期呈即减小趋势,周期减小率为-2.36×10-7d/year。我们通过对这两颗晚型食双星的研究分析,认为在宇宙中还存在着一个庞大的活动食双星群体等着我们去发现与研究。⑵为了寻找更多的具有活动的食双星,利用大样本数据,即现在运用比较广泛的巡天大数据。作为现在仍处于世界领先水平的LAMOST(郭守敬望远镜)光谱观测仪,所知道的它所观测到的大量的目标星光谱型存在较大的偏差,在文章中,我们就对其中的870个目标星光谱型进行了修正;又将这870颗目标星和 NASA搜寻系外行星的Kepler太空望远镜所观测的同样的目标星进行结合证认,通过 LAMOST的光谱与 Kepler的流量变化曲线的互相证认,我们在LAMOST的870颗食双星中发现了16颗的流量变化曲线具有活动性。
[硕士论文] 王国创
机械工程 西安电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:对于反射面天线来讲,反射面的表面精度直接影响着天线的电性能。风载作为大型射电望远镜的主要载荷之一,作用到反射面上,引起背架结构和反射面面板变形,从而导致天线反射面偏离原来设计的曲面,影响射电望远镜的观测精度。
  天线结构所受的风载荷与风速大小和面板风压系数分布有着直接的关系。一方面,风速预测作为一种提前预测的方法,通过预测下一时间段的风速大小,可以基本确定天线下一时间段能做哪些观测任务,对于天线的规划设计、运行的安全稳定性有着重要的意义。另一方面,目前国内外对于望远镜结构风载特性的研究还非常有限。通过数值模拟方法研究望远镜结构的风载特性,模拟天线在实际风场环境下的气体流动特性,提供多个工况下面板风压系数,为天线风载分析提供数据支持,具有重要工程的意义。
  本文的研究内容主要有以下四个方面:
  (1)对QTT射电望远镜台址的风速、风向进行统计分析,总结了风速的年变化规律;使用风速风向玫瑰图分析风向数据,发现了风向主要集中于正西方向(W)和正南方向(S)之间,北北东(NNE)方向的平均风速最大;使用Weibull函数描述风速分布的概率密度函数,拟合出全年以及各个月的分布参数。
  (2)采用ARMA模型,通过数据前处理、模式识别、模型阶数选取、参数估计、模型检验及修改、确定最优预测步长等步骤,根据QTT台址区域的历史风速数据进行了风速预测。采用BP网络法,通过数据归一化处理、确定网络形式、选取隐层最优神经元数、参数设定等步骤,同样进行了实例分析。对比两种方法,得出BP网络法预测精度优于ARMA模型的结论。使用一种基于预测-实测风速整体分布比例建立的方法对预测风速实行了校准,进一步提高了BP网络法风速预测的精度。
  (3)通过前处理、FLUNET软件计算求解、MATLAB数据后处理,对口径为26m、焦径比为0.3的天线结构在 B类地貌类型下进行了反射面风载数值仿真计算。将数值仿真结果与已有风洞试验数据进行了对比,验证了数值模拟方法结果的可信性。然后分析了面板周围区域的风速矢量绕流特性。最后通过对多工况下的天线面板风压进行数值模拟计算,仿真出面板风压系数分布情况,得到了分块风压系数值,为天线结构风载分析提供数据支持。
  (4)以26m口径射电望远镜的有限元模型为例,在风速为10m/s和20m/s,工况为俯仰角E=0°,方位角A=0°、10°、20°、30°、40°、45°、50°、60°、70°、80°、90°的情况下,采用CFD数值模拟的结果,将风荷加载到天线结构上。分析各个工况下结构的变形,计算得到增益损失,近似估算风载对天线电性能的影响。
[硕士论文] 许余云
数学 贵州师范大学 2017(学位年度)
摘要:2016年9月五百米口径球面射电望远镜(FAST)已经建成,脉冲星巡天将是FAST开展的重要科学项目之一,预计年巡天数据量将产生上亿脉冲星候选体,依赖人工筛选和验证已不能满足巡天的数据时效需求,更不可能实现数据的实时处理。因此,本文将针对脉冲星搜索数据处理中现有的筛选方法进行总结和展望,并实现候选体的自动化验证,以及对FAST团队即将开展的基于模式识别筛选候选体工作中模拟观测数据程序simPulseTrain进行优化和并行化改造。
  本文梳理有关FAST的指标和观测性能,介绍脉冲星巡天方式。其次,介绍脉冲星搜索数据处理过程,并综述人工智能方法在脉冲星候选体筛选中的应用,统计分析已有脉冲星候选体筛选方法性能,并对FAST脉冲星候选体筛选工作进行展望。此外,传统的脉冲星候选体验证是通过人工查询PSRCAT中数据进行对比,效率较低,本文将基于Web和数据库技术实现脉冲星候选体验证自动化,并开发相应的Web接口。利用Parkes多波束脉冲星巡天在FAST天区数据进行处理(约60G),获得了约3万个候选体文件进行验证,最终得到27颗已知脉冲星对应的247个脉冲星候选体,结果表明该方法对计算中产生的对应周期的候选体均能成功匹配。FAST团队模拟生成的观测数据用于模拟FAST脉冲星漂移巡天及估算巡天的灵敏度,并即将开展生成特定类型的候选体用于机器学习训练集,实现脉冲星候选体筛选智能化。模拟程序simPulseTrain在模拟带色散的信号时通道数较多,生成程序采用单线程方式,运行速度太慢,因此,需要实现模拟方法并行化。概述了脉冲星观测数据模拟方法,并优化了模拟方法,在多核CPU上利用OpenMP并行程序设计,实现并行加速,最终实验数据表明:采用CPU多核并行能将改进的算法性能提升约14倍。
[硕士论文] 陈磊
电子与通信工程 山东大学 2017(学位年度)
摘要:太阳射电观测具有重要的空间物理科学研究价值和独特的空间天气应用价值,以太阳射电爆发及其精细结构的动态频谱为主要研究内容,因而需要构建高频率分辨率和高时间分辨率的频谱分析系统。GPU卓越的浮点计算性能和高密度计算能力可以较好地满足分析系统的要求,相比于CPU及其他高速数字信号处理器,GPU的低成本、易开发以及高性能的特点具有无可比拟的优势,所以,本文结合项目需求开展了基于GPU的太阳射电频谱分析系统的设计与实现课题。
  本文利用CPU+GPU异构方式构建了太阳射电频谱分析系统,通过大量文献及仿真的研究,设计了分析系统的算法,并利用CUDA平台实现系统的并行化加速,同时在深入研究GPU并行计算体系及优化策略的基础上对并行软件进行了各个层次的深度优化。系统可以实时运行的关键在于主机与设备间的通信延迟与GPU的高速运算,本文巧妙地利用虚拟内存盘实现了主机内存与高速采集卡的高速数据传输,通过数据包缓存方式及内存的高带宽较好地隐藏了传输时间。此系统的性能指标相比于项目第一阶段有了较大的提升,将频率分辨率从~30kHz提高至~4kHz,时间分辨率从10ms提高至2ms,并且灵活可调,同时数据利用率从~1%提高至~25%。
  本文完成的主要工作包括:设计了基于高速数据采集卡(基于FPGA)+CPU+GPU混合异构模式的太阳射电接收机的总体结构,以及基于CUDA平台的频谱分析系统的总体方案。针对太阳射电暴检测做了重点讨论和研究,设计了基于混合高斯模型的检测方法,将图像处理的运动检测方法移植到射电暴检测上来;同时,根据射电暴带宽的特点,尝试提出了一种数字形态学滤波与单维高斯模型的级联检测新方法,并与前者通过仿真对比体现出了新方法具有一定的优势。基于CUDA平台进行了频谱分析系统的开发与实现,并做了各个层次的优化;重点对并行规约算法进行了优化分析,系统中的求均值和形态学滤波算法需要用到大规模的并行规约运算,本文实现了任意大小的规约,并且基于共享内存、线程分配、去除分支、寻址方式、线程束与循环展开进行了深度优化;合理分配CPU与GPU计算任务,实现了CPU与GPU的异步并行执行的优化;同时运用CUDA流对软件整体执行实现任务级别的并行优化。最终经过整机性能测试,确定了最终实现方法,可以初步满足射电观测人员对太阳射电暴及其精细结构的研究。
[博士论文] 陈杰
物理电子学 中国科学技术大学 2017(学位年度)
摘要:随着科学技术的进步和我国综合国力的提升,我国对地基大型光学望远镜和极地光学望远镜等相关天文科学仪器方面的发展越来越重视。天文成像系统是实现天文科学研究的重要设备,其功能结构根据环境以及被观测对象特点的差异而不同,其研制与实现本身就是对相关关键技术的研究和攻克。
  在本论文中,主要对极端温度环境下的温度控制技术以及近红外天光的微弱信号探测相关技术进行了研究,并实现了相应的技术需求。
  在天文观测中,光学系统的稳定是整个系统长期运行的关键保证之一,对处于南极内陆的天文成像系统这一点尤为重要,对于极端环境中的温度敏感型光学部件进行温度控制是确保系统稳定运行的关键。南极亮星巡天望远镜中需要进行温度控制的部件是处于CCD相机前方的机械快门,其保温空间狭小,紧邻CCD封窗玻璃,对温度的控制和保温结构的设计以及电子学性能等方面存在诸多新的挑战。本文中结合传热学基础理论,对保温需求进行了深入分析,在结构、温度控制电路和控制算法等方面展开了深入研究,对涉及的保温结构方案,加热方案,电子学功能模块以及算法等方面的设计进行了具体的介绍,对低温环境下部分电子学元件的性能漂移的影响及其解决方案进行了分析研究。设计研制了针对南极亮星巡天望远镜快门的温度控制系统。该系统在-86℃环境中经过长期的性能测试,目前已在南极中山站稳定运行至今。
  近红外天光强度是我国发展红外天文望远镜中非常重要的参数之一,主要测量观测站点上空J、H、K三个大气窗口内天光强度。对于天文望远镜来说,其强度会影响望远镜的巡天深度、曝光时间,并能够评估观测站点计划建造的望远镜的口径与其科学产出的关系,避免观测站点对望远镜口径的过分追求。发展针对天光强度信号进行探测的技术对已建造的望远镜和规划中的望远镜均具有重要的意义。然而,我国目前一直缺乏自主研发的近红外天光测量系统。近红外天光信号中常常混杂着环境的各种干扰信号,使得对天光信号的探测变得异常困难。考虑到天文观测的需求,测量系统具有对微弱信号探测以及自动化观测的能力,因此论文对近红外探测器的前置放大器、ADC与数据采集模块、真空制冷与机电技术以及数据处理算法进行了重点研究。为了降低噪声,对探测器进行深度制冷,前置放大器采用跨阻型放大器减少前放部分的噪声贡献。设计机电设备用以实现自动化观测。为了匹配天光强度的动态范围,设计高精度ADC及其数据采集模块。在提升信噪比方面,采用波形调制与正交矢量型数字锁相算法对探测器信号进行提取。目前已经完成了近红外天光测量原型样机,并实现了对南极天空流量相当的黑体响应的测量。
  在本论文的工作中,成功实现了南极亮星巡天望远镜快门的极端环境温度控制和近红外天光测量系统的微弱信号探测。将实现天文成像系统所需的相关技术进行了有效的融合,并取得了一些研究成果。
  本论文的创新之处如下:
  (1)采用了保温腔结构与电子学相结合的研究模式,实现了在-86℃下对南极亮星巡天望远镜快门的高精度温度控制。所设计的温度控制系统本身无需保温,可在-86℃环境稳定使用,通过控制算法实现0.0782℃的温控稳定度,并消除了低温下温度控制的不安全性。
  (2)研制了真空、低温、光机电一体化的深度制冷系统,通过冷链和绝热设计,使探测器的制冷深度低至61.4K。光机系统采用不同于国外方案的非制冷方式,大幅降低制冷机负载,且自身发射并不会显著提升内部噪声。
  (3)对微弱的近红外天光背景信号,利用深度制冷技术降低探测器噪声,利用交流调制技术去除1/f噪声,采用正交矢量型锁相技术以及相应的读出电路对信号进行有效测量,研制了面向南极近红外天光背景测量仪的原型系统。
[硕士论文] 曾祥云
计算机应用技术 三峡大学 2017(学位年度)
摘要:历史太阳观测数据是进行长周期太阳活动研究不可多得的资料,完善和丰富历史观测资料的相关信息是开展相关研究工作的先决条件。本文以美国国立太阳天文台(NSO)历史H?观测资料扫描图像为对象,探究实现了一种能用于该图像中时间戳信息提取的方法。为挖掘这些历史数据的现代研究价值,使用现代计算机技术自动提取这些扫描图像中时间戳信息并写入数据头文件中。
  为实现太阳扫描图像中时间戳信息的提取,本文克服四方面困难,完成图像中时间戳信息提取方法的开发:
  针对图像中时间戳信息位置不固定的问题,本文采用Hough变换太阳圆检测与投影分割相结合的分割方法完成时间戳信息区域的分割。首先将图像进行降采样,得到较小的图像,再使用Hough变换的方法对图像中太阳圆进行检测,在保证精确度的同时极大降低运算复杂度;其次,使用基于Sauvola方法的拉伸变换,然后使用投影分割法精确地分割出时间戳信息列区域。
  针对太阳扫描图像对比度较低或光照不均的问题,本文创新性提出一种基于全局和局部相结合的图像二值化阈值计算方法。该方法使用小阈值的全局阈值和T.R.Singh局部阈值同时对原图二值化,并使用二者的点积作为最后的二值化结果,能有效地从低对比度或光照不均的图像中分割出字符图像。
  针对太阳扫描图像中字符位置不确定性的问题,本文利用字符笔画的一致性,对二值化后的图像,采用笔画宽度变换(SWT)算法,实现图像中随机位置上字符的定位分割。
  针对如何准确识别分割后字符图像的问题,本文采用深度卷积神经网络(CNN)对分割出来的字符进行有监督地训练,得到能使用于该类太阳扫描图像中时间戳信息字符识别的知识表达,对后续分割从图像中分割处理的时间戳信息字符图像进行识别,最终得到识别后的时间戳信息。
  最后,本文随机抽取NSO太阳扫描图像269张,并使用本文提出的时间戳信息字符分割方法对图像进行分割,得到3596个字符图像,使用其中3000个字符图像构建卷积神经网络训练样本库,剩下的596个字符图像作为测试样本集,实验结果表明本文方法对测试字符识别正确率达93.96%。
[硕士论文] 李鹏程
物理学 湖南科技大学 2017(学位年度)
摘要:近年来,随着观测技术的提升,天文观测精度不断提高,数据种类不断增加。这使得有机会对宇宙的一些基本关系进行验证,以及对宇宙学参数进行限制。本文对距离对偶关系的验证及在宇宙学上的应用进行了研究。
  本研究主要内容包括:⑴从强引力透镜(SGL)数据中得到的角直径距离(ADD)的比值D*=DslA/DsA(其中上角标sl和s分别代表从光源到引力透镜和引力透镜到观测者的角直径距离),从Ia型超新星数据(SNIa)和伽马射线暴数据(GRBs)得到照度距离(LD)的比值D*=D1l/DsL(上角标l和s分别代表引透镜到观测者和从光源到观测者之间的照度距离),然后用这些数据检验了CDDR有效性。联合使用SNIa和GRBs数据,是为了在更大的红移范围检验CDDR。用两种模型独立的方法,得到了具有相同红移的照度距离和角直径距离:A、对符合条件的SNIa+GRBs数据取并;B、使用交叉抹平法重构照度距离的函数;结果表明对于在方法B,及幂律模型描述引力透镜的质量分布情况下,得到的结果在1σ的置信区间内,CDDR与观测数据是一致的。⑵以距离对偶关系为依据,用宇宙模型独立的方法重构了宇宙膨胀史和暗能量性质。已经有很多研究者用模型独立的方法重构了宇宙的膨胀史和暗能量的演化性质,然而这些重构也许不完全是模型独立的,因为他们都是直接采用SNIa数据给出的距离模量数据,而这些数据的获取依赖宇宙背景模型。为了减少结果对宇宙模型的依赖,本文首先用CDDR校准了Union2.1 SNIa原始数据的光变曲线拟合参数。为了找到相同红移的ADD和DL,本文采用了三种模型独立的方法(邻近法,插值法,加权平均法)。然后,用修正的参数重新估算了SNIa的距离模量,最后重构了宇宙膨胀史和暗能量演化性质。结果表明宇宙的膨胀史与ΛCDM模型在1σ的置信区间内不一致,支持一个不断演化的暗能量。接着联合最新的6个重子声学振荡(BAO)和重构的哈勃参数,用模型独立的方法对现今的物质密度参数Ωm0进行了的限制,发现不同的数据联合给出一致的结果
[硕士论文] 慈旋
天体物理 河北师范大学 2017(学位年度)
摘要:银河系的结构和演化是天体物理研究的一个重要课题,银盘作为银河系的主要结构成分是否存在所谓的薄盘和厚盘子结构也一直是一个存在争议的问题。我们将利用LAMOST望远镜反银心巡天计划获得光谱数据,分析大样本银盘恒星的α-元素丰度分布,并结合恒星运动学特征来揭示银盘的结构和化学演化。
  第一部分内容是用LAMOST巡天DR3释放的恒星光谱,分析得到了其中77万多颗巨星样本的[α/Fe]丰度分布,结果显示银盘的确存在高[α/Fe]和低[α/Fe]这2个不同的恒星结构成分。然后分析了[α/Fe]沿着银盘径向R和垂向z的丰度梯度分布,结果表明,银盘恒星的[α/Fe]总体上是随着|z|的增加而增加的,沿银盘的径向,[α/Fe]呈现一个随着R的增加而降低的负梯度。
  第二部分内容是根据巨星样本的[α/Fe]随金属丰度[Fe/H]的分布,将银盘恒星划分薄盘(D)和厚盘(TD)的2个星族成分,通过比较厚盘恒星与薄盘恒星的相对计数Ntd/Nd随银盘径向和垂向的梯度变化研究银盘的结构。结果发现,Ntd/Nd随着银心距R的增加有明显的负梯度,且内盘的Ntd/Nd降速更快,外盘的Ntd/Yd降速逐渐减慢,甚至趋于平坦;在银盘垂向上,Ntd/Nd同样存在一个随|z|值增加而增的正梯度,且内盘的Ntd/Yd梯度明显大于外盘。
  第三部分内容是从LAMOST巡天释放的DR4数据中选取了51042颗太阳附近1kpc以内的巨星样本,分析得到样本星的[α/Fe]丰度,然后分别利用运动学标准和我们设定的[α/Fe]丰度判据将太阳附近的恒星样本划分为薄盘与厚盘,研究这2种不同分类方法得到的薄盘和厚盘成分的异同。结果发现,用运动学选出的薄盘星有6%~8.7%混到[α/Fe]丰度给出的厚盘星中,而用运动学选出的厚盘星在不同位置处分别有4.2%~20.6%混到[α/Fe]丰度给出的薄盘星中。
  总之,我们总共分析了LAMOST光谱巡天获得的82万颗巨星样本的[α/Fe]丰度,这是迄今为止最大样本的[α/Fe]丰度数据。我们的分析结果表明:
  (1)银盘的确存在薄盘和厚盘2个[α/Fe]丰度不同的结构成分,薄盘的主要分布在银道面上下0.4kpc以内但却一直延伸到银盘的边缘,厚盘主要分布在离开银道面1kpc以外且主要分布在内盘,厚盘的[α/Fe]丰度平均高于薄盘,而且厚盘恒星的速度弥散也大于薄盘。
  (2)尽管银盘包含厚盘和薄盘2个成分,但无论是在空间位置上还是[α/Fe]丰度以及金属丰度分布上,薄盘和厚盘恒星并没有严格的分界线。
  (3)在太阳附近,利用恒星运动学划分的薄盘和厚盘成分与利用[α/Fe]丰度划分的星族成分并不一致,既存在一些运动学上属于薄盘而[α/Fe]丰度上属于厚盘的恒星,也存在一些运动学上属于厚盘而[α/Fe]丰度上却属于薄盘的恒星。
  (4)银盘的边缘存在一个明显的“翘曲”。
[硕士论文] 张磊
光学工程 浙江大学 2017(学位年度)
摘要:地面上的天文观测由于地球大气层和自转的影响,星体在观测视野中会随时间不断的移动。为了保证使用长曝光时间的深空摄影的图像质量,需要星体在观测图像中的位置保持长时间不变。为此,人们发展了利用天文相机和赤道仪的天文导星方法,来实现跟踪视野中的星体。本文首先介绍了导星相关的天文学基础知识;接着在阐明导星方法目的和原理的基础上,对导星算法的整体结构与流程进行了分析;然后按照导星算法流程中的顺序,对星体图像去噪、星体图像分割、星体寻找、星体定位、星体跟踪以及偏移校正等导星算法的各部分,进行了详细的研究与实现;最后,本文使用仿真测试验证了导星算法的可行性,并在导星实验中获得了较好的导星效果。
  在实现过程中,本文参考了图像处理领域的基础算法,以及自动控制领域中的控制原理。星体图像去噪算法使用了图像处理领域中常用的维纳滤波方法;星体图像分割参考了Otsu图像分割方法;星体寻找算法基于4、8邻域的基本概念以及动态扩张的搜索框,实现了自适应的星体搜索功能;星体定位算法考虑到时间和精度之间的平衡,实现了包括峰值定位、质心定位以及高斯拟合定位的三种定位方法;星体跟踪算法利用了星体移动的时间连贯性,以及大小、亮度等特征实现了邻域跟踪星体的效果;偏移校正算法参考了PID控制原理,在PI和PD控制算法的基础上进行了少许的改进,并结合导星实验的具体数据实现了更适合导星环境的控制算法。除此之外,为了提高算法实现的可扩展性和可维护性,本文使用了若干软件工程中的方法和模式对算法进行了模块化。
  在测试和实验阶段,本文利用模拟星图、仿真赤道仪等程序构建了模拟测试平台,验证了导星算法实现的有效性,并且使用实际天文相机、赤道仪等设备测试了本文实现的导星算法,达到了较好的导星效果。
[博士论文] 赵效楠
光学工程 苏州大学 2017(学位年度)
摘要:在众多的现代光学系统,如超大口径空间成像系统,太赫兹探测成像技术,X-射线波段或深紫外光刻技术中,衍射光学元件(Diffractive Optical Element,DOE)由于其独特的工作原理以及结构紧凑,重量轻,设计灵活等优点可以实现基于传统玻璃材料的折射式光学系统很难或者不可能实现的功能,正在吸引越来越多的研究和关注。然而,由于DOE中严格的干涉和衍射物理机理的限制,传统的DOE通常只能工作在特定的单一波长和单一视场,极大地限制了DOE的应用,特别是在大口径或特殊波段的成像领域。本文针对DOE成像技术中普遍存在的单波长和单视场的物理局限,以近年发展起来的新型光子筛(Photon Sieves)衍射器件为例,提出和研究了基于波前编码的宽带宽视场衍射成像技术。通过对入射光子筛的波前进行编码和操控,实现宽带光谱的成像,为DOE的应用提供了一个崭新的思路。本文的主要研究内容以及取得的创新性成果如下:
  1.提出基于波前编码的光子筛宽带衍射成像技术。在传统光子筛(Conventional Photon Sieves,CPS)前端置入特定设计的非球面位相元件对入射波前进行编码,组成分离式波前编码光子筛成像系统(Separated Wavefront Coding Photon Sieves System,SWFCPSS)。理论研究表明,该系统的点扩散函数和调制传递函数对入射波长不敏感,可以显著拓展光子筛的光谱工作带宽。使用模糊函数和静态位相法作为数学分析工具,推导出了SWFCPSS中的非球面位相编码元件为三次非球面面形,其中三次非球面位相编码系数α直接影响SWFCPSS的有效光谱工作带宽。实际设计、制作了相同数值孔径(口径D=50mm,焦距f=500mm)的SWFCPSS(α=20π)和CPS进行成像性能比较。测试结果验证了SWFCPSS的有效光谱工作带宽可达14nm,约为CPS工作带宽(0.32nm)的44倍。此外,由于DOE相同的物理机制,将我们提出的波前编码原理应用到一般的DOE(菲涅尔波带片,菲涅尔透镜等),同样具有宽光谱的衍射成像性能,表明了该技术的通用性。
  2.提出了采用光子筛的微结构空间编码实现波前编码的思想。通过对DOE微结构的空间分布进行编码,实现了DOE的衍射聚焦功能和波前编码功能集成在一个单一的DOE上。理论计算和设计了单片式宽光谱波前编码光子筛(Wavefront Coded Photon Sieves,WFCPS)。WFCPS不需要附加任何额外的光学元件,通过操控其筛孔微结构的空间分布,使得在很宽的光谱范围内的入射光产生一致的聚焦性能,大大降低了衍射器件聚焦能力对波长的敏感性,实现宽光谱照明下衍射元件的清晰成像。同时,WFCPS具有抑制轴外像差,拓展工作视场角的性能。实验制作了口径D=50mm,焦距f=500mm的WFCPS(α=30π)和CPS。成像测试结果验证了CPS只可以在窄带范围0.32nm、轴上附近(Field=-0.5°-0.5°)清晰成像。然而,相同设计参数下的WFCPS可以在宽光谱28nm、大视场Field=-4°-4°范围内清晰成像。理论和实验结果表明,WFCPS不论是在光谱工作带宽还是入射视场角都得到了很大的拓展,有效降低了DOE对波长以及对轴外像差的敏感性。进一步将具有宽带消色差特性的WFCPS与折射式透镜相混合,构成WFCPS折衍射元件,从理论和实验上成功实现了单片式折衍射元件在400nm到700nm全可见光范围(300nm带宽)的宽带消色差成像。
  3.薄膜型DOE能够大幅度降低空间成像系统的体积和重量,在空间大口径光学应用领域具有独特的优势和巨大的潜能。然而,传统薄膜DOE在空间光学成像系统的应用中存在巨大色差。本文进一步提出了利用WFCPS的宽带消色差特性结合Schupmann消色差方法,设计了口径500mm的宽光谱薄膜光子筛主镜空间望远系统。在工作波段450nm到650nm范围内(200nm带宽)达到衍射极限的成像性能,且具备大口径、轻量化的优势。该设计结果在基于衍射元件的空间成像技术中具有重要作用。
  本论文提出的理论思想、设计方法、实验方案和实验结论为DOE(光子筛,菲涅尔波带片,菲涅尔透镜等)的应用提供了新的思路和科学依据。
[硕士论文] 陈燕
光学工程 浙江大学 2017(学位年度)
摘要:长时间的天文观测对天文望远镜的指向跟踪精度提出了更高的要求,使得天文导星成为必不可少的工作,天文导星软件是天文导星系统实现闭环控制的重要组成部分,其性能的好坏直接影响着天文观测的精度。本文旨在开发一款在PC端运行的、稳定可靠的天文导星软件。
  本文分析了天文导星系统的各个组成部分,根据天文导星软件所需要完成的控制,进行了软件的总体结构设计和功能模块的划分,将其主要分为图像采集、图像预处理、引导星选取、导星控制、望远镜控制和状态监控六个模块,并逐一编写代码实现。
  在软硬件接口的设计上,根据ASCOM标准实现了设备无关性,提高了软件的兼容性。在总体结构设计上,采用MVC(模型-视图-控制器)模式,实现了数据处理与用户界面的隔离,提高了软件的可移植性。
  在研究天文图像的各种噪声来源之后,软件不再局限于基础的图像预处理算法,而是增加了更加具有针对性的暗场处理和坏点处理模块,保证了图像数据的原始性,以便更加有利于后续的星点细分定位。通过采用基于灰度的阈值质心法进行星点的亚像素定位,该方法快速且精度较高,适用于实时性要求较高的天文导星软件。同时,对星点的亮度和信噪比进行合理估算,根据星点的亮度、信噪比,以及星点到图像中心的距离,设计并实现了自动选星算法。
  设计了合理的位移标定方法来确定赤道坐标在图像坐标系上的映射关系,可将实时检测到的引导星的偏移量转化到赤道坐标系上,再通过导星算法计算出实际所需的校正量,从而输出导星信号,控制望远镜赤道仪的运转,实现了整个天文导星系统的闭环控制。
  最后,通过实际运行天文导星软件,进行了导星实验,达成了预定的导星功能,进一步验证了软件整体设计的合理性和代码编写的正确性。
[博士论文] 张记成
理论物理 山东大学 2016(学位年度)
摘要:地基光学天文台址观测环境监测与分析是一项长期而复杂的科学研究工作。对于新的天文台址,观测环境优良稳定与否直接影响到后期设备建造和科学产出;对于已有的天文台址,它的监测工作也至关重要,尤其是对于气象条件、测光夜与光谱夜、天光背景亮度、大气视宁度等相关参数的监测研究,以便基于台址现有观测条件优化设备配置、提高科学产出。
  本文首先从地球大气对地基光学天文观测的影响入手,分析了地球大气层在不同高度对天文观测的影响。作为地基光学天文台址分析,我们重点介绍了国内外著名的地基光学天文台址,包括地理位置,海拔等相关参数以及代表性的光学望远镜。围绕接下来重点研究的地基天文观测环境,我们调研分析了地基光学天文选址所需监测和分析的各项参数及国内外研究进展。
  接下来我们系统地讨论了天文观测环境中的各个参数,包括气象参数中的温度、相对湿度、气压、云量、粉尘、风速与风向,并详细分析了各项气象参数与天文观测之间的关系;作为影响天文观测中有效时间的参数,重点研究了国际上对测光夜与光谱夜的定义标准,为后期分析兴隆基地测光夜与光谱夜随时间分布提供参考标准;作为定量评估大气湍流的关键参数,我们从大气视宁度的定义入手,重点调研了不同时期监测和分析大气视宁度的不同方法与仪器,并对监测方法的优缺点进行了对比;作为影响光学望远镜设备极限星等以及测光精度的参数,我们分析研究了夜天光污染的来源以及监测夜天光的不同方法,并列举了不同时期国内外所采用的不同监测方法;此外还介绍了大气消光以及大气散射的形成原因以及对天文观测的影响,为接下来监测和分析兴隆基地天文观测条件奠定基础。
  中国科学院国家天文台兴隆基地作为国内最大的光学天文观测基地,已有近五十年的历史。本文基于兴隆基地历史观测数据及现有观测条件,对兴隆基地气象条件、测光夜与光谱夜、大气视宁度以及天光背景亮度从不同角度进行了系统的分析与研究。论文分析了兴隆基地气象条件中温度、湿度、风速与风向等参数以及测光夜与光谱夜随时间的变化规律,对后期各个望远镜的重点课题遴选、时间分配、设备维护以及针对性升级提供了详细的参考资料;论文研究了兴隆基地全年大气视宁度变化规律,给出了大气视宁度随不同月份以及季节的变化规律,同时对比了圆顶内外大气视宁度的差异,为后期改善圆顶大气视宁度提供了参考;论文观测研究了兴隆基地天光背景亮度随不同月相、不同高度角、不同方位角的变化情况,并从测光、光谱两种不同的角度进行了验证,为后期天文学家使用兴隆基地望远镜观测科学目标提供了定量的参考,同时有助于制定完善的观测策略。
  论文最后分析研究了兴隆基地观测条件随时间的变化以及对比了与国内外著名天文台址观测条件的差异,针对性地提出了一系列基于兴隆基地现有观测条件提升望远镜观测性能的措施,以期结合软硬件改造提升兴隆基地设备的性能和科学产出。
[硕士论文] 王德超
光学工程 暨南大学 2016(学位年度)
摘要:光子晶体光纤在其横切面上的二维结构具有周期性的特点,所以在制作一些光纤耦合器件以及刻写光子晶体光纤等场合需要对光子晶体光纤的方位角进行测量。为了适应确定光子晶体光纤轴向方位角的测量与定轴需求,我们对确定光子晶体光纤轴向方位角的仪器进行了工程化研究,并研制出一种在线检测仪器。在原有抛磨机的基础之上,我们对仪器进行了工程化设计、样机制作与定轴应用。具体工作如下:
  (1)首先基于前向散射图案特征法的原理,设计了整个系统的结构。调研了仪器需要的部件,并进行购买与定做。
  (2)在样机制作方面,我们将购买与定制的仪器元件按照设计进行组装。不断地试验仪器摆放的位置,探索使系统高效平稳运行的办法。对发现的问题不断予以改进,最终使其能够正常的运行。
  (3)在定型方案的基础之上,为了验证系统在实际应用中的效果,对四光纤样品进行了测试,证明了系统的有效性。
  本文的创新之处在于:
  首次将轴向方位角的测量装置与光纤侧边抛磨机相结合,并形成稳定可靠的在线监测仪器。
[硕士论文] 阳强
计算机科学与技术、软件工程 暨南大学 2016(学位年度)
摘要:长焦距望远镜拍摄的天文图像一般具有高精度的位置和光度,而没有较大的视场。为了能够得到高精度的大视场的天文图像,我们对各原始图像进行拼接。本文使用了几种不同的拼接方法。各拼接方法均包括坐标转换和像素融合两个部分。坐标转换过程主要尝试了三种主要的方案,即基于空间平面间的投影的参数模型、基于星表配准的球面坐标转换模型以及基于建立辅助坐标系简化运算的模型。其中,方案二是本文新提出的。实验发现,在三种方案中球面坐标转换的方法获得的图片的精度最高,但是速度最慢。它结合了星表UCAC4的星象位置计算CCD的底片常数,然后再做图像间的坐标转换。基于空间平面间的参数模型的方案运算速度是这三个中最快的,其中仿射变换只是一种近似计算。基于辅助坐标的简化运算是严格的,其运算速度适中,但是在本文中的效果还不理想,依然需要对其进一步研究。坐标转换完成后,再用图像融合技术将各图像合并到一起即可得到拼接图像。同时,本文推导出方案三的辅助平面法中的快速平面转换也属于八参数模型的范畴,给出了八参数模型的最小二乘法求解过程。
  进一步地,通过云南天文台2.4m望远镜实际拍摄到的许多CCD图像对拼接方案进行检验。这些算法能将多幅CCD图像拼接成一幅比较大的高精度的且拥有比原始图像更高信噪比的合成图像。目前已经可以应用这种图像来寻找运动目标和暗弱星象。如果对原始数据用Peng等人的方法进行扭曲改正后采用方案二,图像拼接过程产生的误差仅为0.02个像素,基本能满足目前对视场定标的要求,而没有进行扭曲改正的图像直接拼接会产生0.04个像素的误差。这些实验说明Peng等人的扭曲模型能有效提高天文图像的拼接精度。
[硕士论文] 郝巧莉
计算机应用技术 贵州大学 2016(学位年度)
摘要:在建500米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,简称FAST)依托我国贵州省喀斯特地形而建,是我国具有独立自主知识产权的国家“十二五”重大科技基础设施项目之一。建成后的FAST将是世界上口径最大、灵敏度最高的单口径射电望远镜。脉冲星搜寻是FAST早期科学研究目标之一。
  在射电脉冲星天文学中,最基础的两项研究是对单脉冲与闪烁两个领域的研究,这两个领域有三种重要观测现象:脉冲“消零”现象和子脉冲“漂移”现象以及闪烁现象。对这三种观测现象的研究,可以帮助脉冲星工作者探求脉冲星辐射机制和星际电离介质属性。因此,对脉冲星单脉冲和闪烁领域的研究为FAST规划内的重要科研项目之一。
  作为 FAST脉冲星数据处理软件平台建设的一部分,本工作运用国际通用PSRFITS折叠模式数据操作软件PSRCHIVE的共享库,设计完成三个程序:脉冲能量测量器 PEM(Pulse Energy Measurer),子脉冲漂移分析器 PDA(Pulse Drifting Analyzer)和脉冲星闪烁分析器PSA(Pulsar Scintillation Analyzer),分别用于单脉冲能量分布、子脉冲漂移和衍射式强闪烁领域的数据分析,并应用于FAST以开展相关领域的研究。
[硕士论文] 傅夏青
计算机科学与技术、软件工程 暨南大学 2016(学位年度)
摘要:CCD视场几何扭曲是望远镜光学系统中普遍存在的一种误差效应,这种误差效应会影响观测目标在CCD图像上的成像位置,使其发生位置偏移。尤其是在天体测量研究中,几何扭曲效应对天体测量目标的定位精度产生了较大的影响。为了获得高精度的天体测量数据,必须对观测资料进行几何扭曲的剔除。进一步,几何扭曲模型的精度也会对天体测量精度产生影响,所以需要对几何扭曲校正残差的影响因素以及求解几何扭曲模型的方法进行深入的研究。
  本文对2013年2月5日于云南天文台丽江观测站使用2.4米望远镜YFOSC设备拍摄的58幅CCD图像进行了处理,采用Peng等人提出的方法求解了几何扭曲模型后,对CCD视场中的参考星进行几何扭曲校正。结果显示几何扭曲分布在±2pixel范围内,经过扭曲校正后残差大部分都位于±0.02pixel范围内,但能发现一定的系统趋势。
  因此,我们采用仿真实验的方法,对几何扭曲校正残差的影响因素进行了深入研究。具体地,我们对两个参数进行了仿真实验,一个参数是星像的半高全宽FWHM,另一个参数是几何扭曲函数的周期T。在分别将星像的半高全宽和扭曲函数的周期设置为固定值后,改变另一个参数的值,来研究不同的参数值对扭曲校正残差的影响。实验结果表明,星像的半高全宽FWHM越大,扭曲函数的周期T越小,几何扭曲校正残差越大。
  此外,本文还对求解几何扭曲模型的方法进行了仿真研究。对2011年1月4日于云南天文台丽江观测站使用2.4米望远镜YFOSC设备拍摄的44幅CCD图像进行了参考星匹配,然后用匹配的参考星的星表位置计算,获得了44幅模拟的无扭曲的观测图像数据。对模拟的数据根据实际求解出的几何扭曲模型添加几何扭曲,并添加星表误差和测量误差,最后再求解出几何扭曲模型。对添加的几何扭曲模型和求解出的几何扭曲模型进行比较分析,结果给出扭曲差值矩阵的最大值为0.28pixel,平均值为0.10pixel,标准差为0.05pixel。
[硕士论文] 刘聪
计算机技术 山东大学 2016(学位年度)
摘要:天文是一门依赖于观测的学科,天文观测的数据随着时间的推移也在不断地累积,尤其是近年来的巡天计划使得观测的数据已经达到了一个前所未有的数量级。LAMOST科学巡天是我国一项重要的科学巡天计划,至今已经发布了三个版本的光谱数据。本文以LAMOST巡天数据中的早M矮星为目标,以Spark为编程平台,针对并行化聚类以及相关算法在天文数据上的应用做了研究。
  本文基于Spark使用了K-Means、Bisecting K-Means、DBSCAN和OPTICS算法对LAMOST DR3数据中的的早M矮星进行聚类。实验表明,Spark平台适合于几种聚类算法的并行化,基于质心的K-Means和Bisecting K-Means算法在分类上有良好的效果,基于密度的DBSCAN和OPTICS算法不适合对数据做分类,但是在离群数据发现上有良好效果。本文提出的针对LAMOSTM矮星的光谱降维算法在结合天文意义的情况下,针对目标为分类的聚类具有良好效果。本文主要工作有:
  1.使用Spark平台对早M矮星数据聚类,使得效率有明显提升,而编程复杂度并没有明显增加。这表明了Spark是一个适合于对大量光谱数据聚类的平台,其RDD的设计保证了这一点。
  2.使用多种距离度量方法验证了K-Means和Bisecting K-Means两种算法,与层次思想相结合的Bisecting K-Means在M矮星分类上有更好的效果。用实验证明了密度的DBSCAN和OPTICS算法不适合用来做早M星光谱分类。
  3.提出了一种结合线指数,PCA,中值滤波和多项式拟合的降维方式,在以分类为目标的聚类中取得了良好的效果。
[博士论文] 彭波
微电子学与固体电子学 中国科学技术大学 2016(学位年度)
摘要:数据处理在现代天文学研究中有着重要的地位。天文研究中的数据处理涵盖了天文观测现场的数据存储与处理、观测数据后处理、天文数值模拟等多个应用场景。其中,天文数值模拟作为一个计算密集型应用,其模拟精度与数据处理能力有着直接的关系,因此较早就引入了硬件加速机制,目前已经成为了硬件加速机制的一个重要应用方向。近年来,随着观测仪器性能的提升,天文观测现场生成数据的规模也急剧膨胀,这对观测现场数据存储的实时性提出了很高的要求,亟需将面向存储密集型应用的硬件加速机制引入观测现场以提高其数据存储带宽。此外,由于天文观测对观测仪器的周边环境具有较高的要求,天文观测站点越来越多的被设置在外界环境比较恶劣、远离人类活动的区域,无人值守的自动天文观测点也逐渐成为趋势,而这对观测现场的数据实时处理提出了很高的要求。观测现场既要提供足够的数据处理能力以保障观测数据能安全、高效地传输到后方数据中心,又要尽量降低自身功耗以及对网络带宽的需求,以降低设备部署、运营中所需要的成本。在这种情况下,具有低功耗、高集成度、高性能等优势的定制化硬件加速平台能为天文观测提供较好的保障。
  本文针对天文数据处理中硬件加速机制的关键技术,结合FPGA加速、固态硬盘(SSD)、FPGA-SoC等新器件、新架构方案以及特定应用场景的特点,对观测现场的数据存储、观测现场的数据处理及天文数值模拟中的加速技术做了有益的探索,扩展了硬件加速机制在天文数据处理中的应用方向。针对观测现场数据存储的高带宽需求,本文研究了以FPGA为主控芯片的天文现场SSD定制化设计方法;同时,为了保证大数据规模下观测现场数据处理的速度和数据安全性,并充分利用定制SSD中的FPGA资源,本文提出了天文观测数据的现场压缩方法以及低轮AES-纠错码联合加密方法;此外,本文针对传统数值模拟平台搭建、维护较复杂,功耗浪费严重等问题,提出并验证了基于FPGA-SoC的天文数值模拟加速平台。
  本文的主要研究工作和创新点包括:
  (1)分析了天文观测现场数据的特点和存储需求,并以此为基础提出了基于FPGA的天文现场SSD定制化设计方法。SSD的高带宽优势可以较好的满足目前天文观测现场高速数据存储需求;但是,目前的商用SSD读快写慢的特点以及单位存储空间价格昂贵的缺点限制了其在观测现场的应用。因此,本文基于天文观测现场中数据写入操作模式单一的特点,简化了通用SSD中较为复杂的垃圾回收、冷热块替换等操作,大幅度降低了用户不可用的数据块数量,节约了FPGA的逻辑资源,降低了单位存储空间的价格;同时,针对天文观测现场对数据写入速度要求高,对数据读出速度要求低的特点,优化了SSD中NandFlash通道的设计,提高了Nand Flash之间的写入并行度,提高了FPGA资源的使用效率。
  (2)在观测现场数据处理方面,分别针对现场数据压缩和现场数据加密的加速做了相应的研究。
  一方面,利用天文现场数据具有较大信息冗余的特性,对适合用于天文现场数据压缩的编码方法进行了深入研究。充分分析了天文数据的特点,确定了采用哈夫曼编码以及游程编码分别对观测数据的高低字节编码可较好的作用于天文数据的现场实时压缩。同时,结合定制化SSD的结构特点,本文还提出了一种分布式的压缩电路实现方案,用以将压缩电路集成到定制化SSD的主控FPGA中。该电路方案避免了传统压缩电路方案中多次访存所带来的额外内存读取开销,以不到2500个查找表(LUT)满足了高速SSD的带宽需求,并达到了与Gzip算法相近的压缩率。
  另一方面,针对现场数据的实时加密需求,利用SSD中Nand Flash的误码特性,提出了一种低轮AES-纠错码联合加密方法。通过对纠错码编码单元生成的冗余编码执行简单的异或加密操作,Nand Flash中的误码可以被利用起来,提高AES加密后密文数据的安全性。相应的,在保持标准AES加密安全性的前提下,可适当的降低AES的加密轮数以减少加密电路消耗的计算资源。通过对多种攻击方法的分析表明,在AES加密轮数不低于8轮时,该加密方法的数据安全性可以保持在与标准的10轮AES加密相当的水平。
  (3)在天文数值模拟加速方面,以修正牛顿力学(MOND)的数值模拟为例,研究了天文数值模拟中不同加速器件的加速效果,设计并验证了基于FPGA-SoC的天文数值模拟加速平台。相比于传统天文数值模拟平台,利用FPGA-SoC的加速平台具有更高的集成度、更低的功耗浪费、更好的可维护性。与常用于天文数值模拟加速的GPU加速平台相比,基于FPGA-SoC的方案在功耗、能耗比、性价比上面有具有明显优势。
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