[发明专利]一种OTF成图观测的花瓣式扫描方法

说明书

技术领域

本发明涉及射电天文观测领域，尤其涉及一种OTF成图观测的花瓣式扫描方法。

背景技术

OTF(On The Fly，飞行)成图观测在天文观测领域具有广泛的应用，在OTF观测中，天线快速地扫过一个天区，通过谱线终端记录观测数据。OTF观测具有以下优点：通过减少天线转动的无效时间以及共用一个参考点来提高观测效率；快速观测整个观测区域，以减少系统变化(如大气情况、系统增益、望远镜指向等)对单幅图的影响，而图之间的系统变化，可通过加权平均以及相关技术予以消除；数据记录频率高于奈奎斯特采样频率，不会造成空间分辨率的丢失。

目前，OTF成图观测普遍采用将一个扫描区域分成若干行的方式，例如：论文《天马望远镜谱线OTF观测系统》提出了一种逐行扫描的方式，专利文献《一种OTF观测扫描方法》提出了一种每次扫描多个相间隔行的扫描方式。对于一些特殊情况下的多波束成图扫描，按照行扫描方式存在以下缺点：

(1)一些天文成图观测要求对天区的中心部分进行较长时间的积分，以保证中心区域较高的信噪；而基于行的扫描方式，通常需要尽量保证整个观测区域每个点的积分时间一致，从而导致观测区域的中心部分积分时间不足。

(2)一些观测源的形状具有圆形特征，而基于行的扫描方式，其成图形状为矩形，为此为实现对圆形区域的观测，需要较大的扫描覆盖区域，导致观测时间较长。

(3)在基于行的扫描方式中，当望远镜从上一扫描行切换到下一扫描行时，不能平滑过渡，导致望远镜有振荡问题，此现象对于大型射电望远镜尤为明显。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明提出一种OTF成图观测的花瓣式扫描方法，以准确、高效地完成观测。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种OTF成图观测的花瓣式扫描方法，包括以下步骤：

S1，确定观测参数，包括待观测射电源的半径r、半径振荡时间τ、一遍扫描中的子扫描次数k、每次子扫描的时间T、以及循环扫描的总遍数n；

S2，根据所述步骤S1中确定的观测参数，计算如下扫描轨道方程中的轨道参数ω、Ω、φ₁和φ₂：

DEC(t)＝r₀sin(ωt+Φ₁)sin(Ωt+Φ₂)+dec₀

在上述方程中，RA(t)、DEC(t)分别为扫描点的赤经和赤纬；t为时间；r₀为扫描区域的半径，其取值等于或大于射电源半径r；ra₀和dec₀为待观测射电源的中心位置的赤经和赤纬；ω为半径振荡周期；Ω为旋转周期；Φ₁和Φ₂为相位；

其中，

S3，按照S2中的轨道方程进行扫描，当经过时间T时，一次子扫描过程结束，则观测参考点；

S4，重复执行k次所述步骤S3；

S5，重复执行n遍所述步骤S3和S4。

进一步地，半径振荡时间τ、一遍扫描中的子扫描次数k、每次子扫描的时间T以及循环扫描的总遍数n根据不同观测要求而取值不同，其中，所述半径振荡周期τ不小于20秒；所述子扫描次数k不小于1；所述每次子扫描的时间T为半径振荡周期的整数倍；所述循环扫描的总遍数n不小于1。

按照本发明的方法进行观测扫描，具有如下有益效果：

(1)观测区域中心覆盖较为密集，数据点较多，积分时间较长，保证了中心区域较高的信噪；

(2)特别适用于对圆形区域的观测，与行扫描方式相比，无需较大的扫描覆盖区域，观测时间短；

(3)轨道有加、减速的过程，在轨道的边缘处自然减速，平滑过渡，非常适应于望远镜扫描。

附图说明

图1为本发明OTF成图观测的花瓣式扫描方法的流程图；

图2为按照本发明的扫描方法在一遍扫描的不同时间段的扫描轨迹示意图；

图3为一次子扫描轨道的速度曲线图；

图4为天马望远镜的7波束K波段的波束分布图；

图5为天马望远镜的7波束K波段的波束按照本发明的扫描方法进行扫描时的轨迹示意图。

具体实施方式

下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。

本发明的OTF成图观测的花瓣式扫描方法如图1所示，包括以下步骤：