在射电天文观测中,射频干扰(Radio Frequency Interference,RFI)会以多种形式混入望远镜接收系统,给观测带来误判或者降低观测信噪比.近年来国内国际射电天文快速发展,国内国际大型射电望远镜和阵列先后建设,观测灵敏度大为提高,射频干扰的影响尤为突出.随着科技发展和人类活动的加剧,射频干扰日益严重且不可逆转.提出利用2维离散小波变换的方法分析射电天文观测的数据,对望远镜系统输出的时间频率序列进行小波变换,根据小波系数分离出原始信号中各分量,每个分量统计得到相应的阈值,将各分量与阈值相比较识别干扰成分并标记去除.利用该方法对实际观测数据进行了处理,结果表明该方法能够很好地标记并消减干扰信号,且提高了观测的信噪比.
平方公里阵列(Square Kilometre Array, SKA)作为最大的射电望远镜,其观测产生的数据将首先由澳大利亚和南非两个台址传输到几百公里以外的科学数据处理中心,然后通过跨洲际高速互联网分发到上万公里距离的全球各个SKA区域中心(SKA Regional Centre, SRC).在SKA第一阶段,每年预计有710 PB的数据需要通过至少100 Gbps的网络分发到各个SRC,如此高的网络带宽和数据规模对数据的传输与分发带来极大挑战.本文通过对TCP/UDP/HTTP等多种网络协议的分析,使用当前射电天文领域不同的软件测试研究了当前10 Gbps网络基础设施下的最佳传输方案参数,讨论了影响高速传输的因素,提出了相应的性能优化策略.这将为中国在SKA第一阶段正式观测前的网络建设和布局提供技术基础,也是未来SKA区域中心全球联网运行的技术积累.本文所描述的技术细节和方法对依赖大数据量跨国际节点交互的相关科学应用至关重要.
作为下一代射电望远镜,平方公里阵列望远镜(Square Kilometre Array,SKA)经过多年的筹备,第一阶段(SKA Phase 1,SKA1)已经在2021年7月开工建设,SKA1正式运行后预计每年将产生710 PB的科学归档数据,这些数据将存储在世界各地的SKA区域中心供科研工作者使用.本文将SKA观测台站、中央信号处理器、科学数据处理及区域中心等各个阶段的模型进行量化分析,以SKA1的高优先级科学观测为主要依据,得出每个阶段的数据流评估情况,以及对科学数据处理算力的需求.以当前SKA1-low和SKA1-mid的阵列为例,总结了包括分辨率、灵敏度和UV(Ultraviolet)覆盖等影响干涉阵列布局的关键因素;最后使用OSKAR(Oxford SKA Radio Telescope Simulator)进行干涉阵列的数据模拟,通过对SKA1-mid的模拟得出系统的可扩展性和稳定性,通过对SKA1-low在CSRC-P上的模拟,可以看出中国SKA区域中心原型机设计经过了充分的论证和优化,并得出了详细的算力需求以及数据量的详细信息.SKA对数据处理、计算和存储等的需求,将需要电子、通信、信息、计算机等技术和交叉学科的联合推动.
