摘要：天体识别是天文新发现和深入研究天体的基础。在LAMOST DR8 v1.0发布的低分辨率光谱数据中有约53万条因没有类别标签而被命名为“Unknown”的光谱,其中有88.56%的光谱信噪比在0~10之间,对这批光谱的研究分析将增加LAMOST的有效数据产出。该研究为“Unknown”光谱的分类设计了一种ODS-YOLOv7模型。它是一种端到端的类别预测模型,通过添加一维卷积注意力模块以提高光谱识别能力。在经过一批信噪比在0~10之间的已知类别光谱训练后,ODS-YOLOv7可以学习到低信噪比光谱的有效特征,进而实现对“Unknown”光谱的类别预测。实验表明,该模型在已知类别标记的低信噪比恒星、星系、类星体的光谱识别中,F1-score分别为0.98、0.95、0.95;同时在与传统算法KNN、RF、DT、SVM和深度学习算法1D CNN、1DSSCNN、ResNet、DenseNet、VIT对比实验中取得相对最好的效果。实验结果还给出了ODS-YOLOv7模型对DR8 v1.0中信噪比在0~10的“Unknown”光谱预测置信度分布,在预测类别为恒星、星系、类星体任务中,有92%的分类置信度在60%以上。为保证模型输出质量,本文只选取分类置信度大于99%的光谱类别作为输出结果。以此为依据,在DR8 v1.0和DR9 v0发布的全部“Unknown”光谱中分别有37.19%和47.03%被ODS-YOLOv7模型预测出类别。此外,还增加人工认证以检验该模型预测的正确性。为提升模型的可解释性,参照了二维图像特征可视化的Grad-CAM方法,将其改进为适合于可视化一维光谱数据特征的算法。其结果表明该模型可自动关注到不同的分类特征,使得该模型非常适用于低信噪比“Unknown”光谱的类别预测。

摘要：针对某伽马射线探测器受到振动冲击后敏感器件损坏严重的问题进行减振设计,研究减振器阻尼层尺寸参数对整体固有频率和抗冲击性能的影响,以及薄壁结构基座对抑制振动和冲击传递的影响;进而采取设计减振器、合理选取阻尼层尺寸参数、增加二级阻尼缓冲减振和改进薄壁结构的措施完成减振设计;最后通过仿真和试验验证减振设计的合理性。研究表明:减振器能够降低结构刚度,对冲击产生大幅度衰减作用;阻尼层直径是提高抗冲击性能的主要因素,探测器整体固有频率和冲击响应均随阻尼层直径的增加而减小;薄壁结构基座对激励有放大作用,可以通过调整局部结构降低冲击响应;二级阻尼缓冲减振设计对关键器件有较好的减振功效,尤其是在低频段。该研究可为有结构限制要求的航天器的冲击减振设计提供参考。

摘要：地震灾害是天文台规划和望远镜结构建设时迫切需要重视的一个重要安全问题。为了满足大型地基光学望远镜的抗震要求,本文设计了具有独特特点的基于液压阻尼技术的三维隔震系统,该系统主要由望远镜液压支撑系统中的附加被动元件组成,能够感知临界震动,并在达到临界加速度值时启动整个减震系统,将载荷限制在可接受的范围内。大量有限元分析结果表明:一方面,没有隔震系统的望远镜系统会发生明显的输入震动放大响应,其对输入地震波的放大率在NS方向约为142%,EW方向约为145%,UD方向约为369%;另一方面,与输入地震波相比,隔震系统可以抑制响应加速度,其响应函数在NS方向约为22%,EW方向约为38%,UD方向约为4%。上述结果验证了该三维隔震系统具有良好的隔震性能,能够满足大型地面光学望远镜的抗震设计要求。

摘要：随着天文科学日新月异的发展和对性能越来越高的天文望远镜的迫切需求,目前,国际上正在积极建设口径20 m~40 m量级的极大口径光学红外望远镜。这些望远镜为了实现更大口径,也面临着巨大的技术挑战。其中,为使望远镜达到光学设计要求,需要创新解决方案来满足足够的负荷分担要求。本文简单介绍了国际上极大望远镜主桁架结构及关键结构件的多种设计方法,分析了各种方案的优缺点,提出了一种新的轻量化钣金焊接结构的30 m中国未来巨型望远镜方案,并在此基础上进行了大量的有限元建模、优化和仿真分析。分析结果显示,望远镜指向天顶时,第一阶模态频率为2.3 Hz,结构最大变形为3.8 mm;而望远镜指向水平方向时,第一阶模态频率减小为2.1 Hz,结构最大变形为2.9 mm,满足了望远镜的相关技术要求,为我国未来巨型望远镜的研制提供了技术参考。

摘要：恒星的分类问题一直是天文研究的一大热点,恒星的亚型分类对探究恒星演化、稀有天体识别等具有重大意义。针对LAMOST光谱亚型分类问题设计了SSTransformer(stellar spectrum transformer)分类模型,该模型主要由三部分组成,包括输入模块、嵌入模块、SST编码模块。在输入模块中,将光谱数据进行分块处理,这些块经过线性投射层被映射为向量。在嵌入模块中,为了提取有用的数据特征,将线性投射层的输出加入一个可学习的类别嵌入块,为了保留位置信息,再加入位置嵌入块,之后将这些数据特征向量送入SST编码模块。最后在SST编码模块中,对数据特征进行提取处理,并利用多层感知器结合新特征对恒星光谱进行分类。采用的A、F、G、K、M型恒星光谱数据均来自LAMOST DR8中的一维低分辨率光谱,35256条一维光谱数据用于SSTransformer模型的训练,8815条一维光谱数据用作模型的测试。为了加快模型的收敛速度,对数据采用Z-Score归一化处理。由于是多分类问题,实验采用了准确率、精确率、召回率、F1-Score、Kappa系数五个评价指标。实验结果证明,利用SSTransformer模型可实现对一维恒星光谱数据有效的筛选分类,分类准确率达到98.36%,比支持向量机(support vector machine,SVM)算法、极端梯度提升(eXtreme Gradient Boosting,XGBoost)算法,以及卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)的分类准确率更高。

摘要：二维光谱图像普遍存在畸变现象,这种畸变会影响抽谱操作,从而降低一维光谱数据的质量。针对上述问题,提出了一种有效的基于神经网络的二维光谱图像的校正方法。该方法首先从二维光谱图像中提取表示畸变特征的数据,即抽取平场光谱中每条光纤的中心线以及拟合定标灯谱中每个特定波长处的特征谱线,再根据这两组线构造数据集;然后设计神经网络模型,训练模型拟合图像校正前后的像素坐标值之间的关系,通过模型计算出校正图像的所有像素坐标值;最后根据原始畸变图像的通量值一一对应填充校正图像的通量值。分别用平场光谱、定标灯谱、目标光谱数据进行校正实验。与此同时,对比了目标光谱图像校正前后的抽谱结果。实验证明该方法能够有效校正弯曲的二维光纤光谱图像,并在一定程度上提升一维光谱数据的质量。

摘要：三维成谱成像技术是一种能够对观测视场中的所有展源目标进行实时光谱获取的技术,它可以通过单次采样同时获得目标光谱域和二维空间域信息。光纤积分视场单元(IFU)则是天文三维成谱成像技术的关键器件,通过将接收的像面切分,将像面信息细分到若干单元传递至光谱仪,在此过程中二维的展源目标被重整为互不干扰的线性排列供光谱仪进行采样提取,能有效提高天文观测的时间分辨率。介绍一种具有242光纤单元的IFU,该IFU目前应用于中科院云南天文台的光纤阵列太阳光学望远镜(型号FASOT-1B)系统。为满足FASOT-1B的指标要求,获得高传输效率、高光谱分辨率和高时间分辨率观测效果,该IFU采用微透镜阵列加光纤阵列的结构,该微透镜为正六边形球面镜,实现接近100%的空间填充率。综合考虑光纤积分视场单元前置望远镜系统和后端光谱仪系统的设计参数,优化设计了一对11×11的微透镜阵列,相邻微透镜间距300μm,每个微透镜对应天区1.5″,以焦比F/8.2将接收到的光汇入与其对应的光纤纤芯中。系统分析光纤芯径与光谱仪光谱分辨率间的关系,设计的光纤规格为:35/105/125μm,该设计既能满足光纤接收微透镜所传递的全部光信息,同样可以得到系统需求的光谱分辨率和相对短的狭缝宽度。量化分析IFU阵列端光纤直径与微微孔深度对光纤实际入射焦比的影响,选定的微孔尺寸直径130μm,深3 mm。阵列端二维排布的光纤在赝狭缝端经过重整,以线性排列将光信息导入光谱仪,相邻光纤间距130μm。整个IFU的能量传输效率均值77.7%,波动值RMS 1.6%;所有光纤出射焦比EE90均慢于F/7。IFU出射端(赝狭缝端)光纤横向(排列方向)偏移量RMS值小于2.7μm,纵向(垂直于排列方向)偏移量RMS值小于1.8μm。FASOT-1B系统安装IFU并调试后进行了验证性观测,成功获取了太阳NOAA12738活动区MgI色球的斯托克斯光谱,该IFU也成为国内首个自主研制并应用于科学观测的光纤加微透镜型IFU。

摘要：自适应光学技术可以对大气湍流造成的波前误差进行实时校正,是实现大型地基望远镜高分辨率成像的关键技术。随着望远镜口径不断增大,自适应光学系统的校正单元数达到千单元量级。首先从自动控制角度建立了自适应光学系统各电控环节的等效模型,分析了系统延时对控制环节性能的影响。然后介绍了自适应光学电控环节中高压驱动系统的设计问题,从自动控制角度分析了自适应光学系统对高压放大器闭环带宽的需求,给出了分析结果。最后报道了千单元级自适应光学高压驱动系统的集成和测试工作。实验结果表明:本文所设计的高压放大器可以实现120 V输出,-3 dB带宽达到5000 Hz,所设计的高压驱动系统经过集成后,利用湍流屏等效模拟60 Hz格林伍德频率,校正后的波前残差均值为0.16λ,可以实现千单元级压电变形镜的校正控制。

摘要：基于科学级CCD相机的多色光度测量技术凭借着实用性强、简单有效等特点在天文观测中受到了广泛应用。针对传统多色测光技术缺乏同时性这一问题,本文介绍了一种新型的同时性三通道测光系统,采用分色的设计方式实现了Sloan Digital Sky Survey(SDSS)测光标准g′,r′和i′三个波段分光。首先,利用Zemax软件对三通道光度计的光学系统进行了仿真分析,仿真结果显示该系统符合总体设计指标且能够满足使用要求。然后,为验证该系统的光学性能,我们针对大量SDSS标准星开展观测,实测结果表明该设备在g′,r′和i′三个通道的视场分别为21.5′×21.5′,21.5′×21.5′和21.3′×21.3′,系统效率分别为65.6%,68.3%和63.7%,将曝光时间归算为1 s、信噪比为5时,计算得出的极限探测星等分别为15.26,16.39和15.63。接下来可通过对系统的优化,进一步提高其极限星等的探测能力。

摘要：为解决反作用轮微振动引起卫星成像质量下降问题,依据反作用轮微振动特性,设计了一种汇聚式六自由度被动隔振系统。隔振系统通过弹簧刚度设计降低系统整体模态频率,结合高阻尼特性的锰铜合金作为隔振元件材料来提高振动能量衰减。首先,采用拉格朗日方程建立隔振系统动力学模型,考虑刚度对隔振性能影响,设计不同结构参数弹簧进行对照,分析弹簧径轴刚度比与系统基频关系,并确定最佳隔振结构参数;其次,利用有限元法分析隔振系统模态及振动传递特性,讨论各自由度下振动抑制性能;最后,搭建Kistler微振动试验平台对隔振前后的反作用轮微振动进行测量,分析与验证隔振器的减振效果。结果表明:隔振系统在六个扰动方向和中高频范围内隔振效果显著,在1000 Hz主频振动处隔振效果超过40 dB;在0~2500 r/min转速内F z方向上最大振动幅值的减振百分比达到92.42%。