本說明書涉及射電天文領(lǐng)域，尤其涉及一種針對甚長基線干涉陣列數(shù)據(jù)的天體成像方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、甚長基線干涉測量（very?long?baseline?interferometry，vlbi）是一種用于天體高分辨率觀測的射電天文技術(shù)。該技術(shù)允許用多臺相距較遠(yuǎn)的天文望遠(yuǎn)鏡（天線）同時觀測同一個天體目標(biāo)，構(gòu)成口徑大小相當(dāng)于望遠(yuǎn)鏡之間最大距離的巨型望遠(yuǎn)鏡（基線），從而提高觀測效果。由于該技術(shù)具備為觀測目標(biāo)提供高精度定位與高分辨率圖像的卓越能力，其應(yīng)用范圍現(xiàn)已廣泛涵蓋深空探月、衛(wèi)星探測、黑洞探測以及天體物理研究等多個關(guān)鍵科學(xué)領(lǐng)域，并在這些領(lǐng)域中發(fā)揮著不可替代的重要作用。

2、然而，在通過基線采集到的觀測數(shù)據(jù)對目標(biāo)天體進(jìn)行成像時，需要對大量觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，該過程目前通常需要由科研人員手動進(jìn)行處理和計算，導(dǎo)致成像效率低下，并且容易出現(xiàn)人為誤差。

3、因此，如何提高對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的效率和準(zhǔn)確率，是一個亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本說明書提供一種針對甚長基線干涉陣列數(shù)據(jù)的天體成像方法及裝置，以部分的解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題。

2、本說明書采用下述技術(shù)方案：

3、本說明書提供了一種針對甚長基線干涉陣列數(shù)據(jù)的天體成像方法，包括：

4、接收針對目標(biāo)天體的成像請求，并根據(jù)所述成像請求，啟動校準(zhǔn)進(jìn)程；

5、通過所述校準(zhǔn)進(jìn)程，獲取甚長基線干涉陣列中的各基線采集到的所述目標(biāo)天體的可見度數(shù)據(jù)，作為各基線對應(yīng)的初始可見度數(shù)據(jù)；

6、針對每個基線對應(yīng)的初始可見度數(shù)據(jù)，對該基線對應(yīng)的初始可見度數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)，得到該基線對應(yīng)的校準(zhǔn)后可見度數(shù)據(jù)；

7、根據(jù)每個基線對應(yīng)的校準(zhǔn)后可見度數(shù)據(jù)，確定針對所述目標(biāo)天體的待成像數(shù)據(jù)，并啟動成像進(jìn)程；

8、通過所述成像進(jìn)程，對所述待成像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并根據(jù)處理后的待成像數(shù)據(jù)對所述目標(biāo)天體進(jìn)行成像，其中，通過所述成像進(jìn)程，在所述待成像數(shù)據(jù)中刪除與異常天線相關(guān)聯(lián)的待成像數(shù)據(jù)，得到基準(zhǔn)待成像數(shù)據(jù)，分別對所述異常天線相關(guān)聯(lián)的待成像數(shù)據(jù)和所述基準(zhǔn)待成像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并根據(jù)處理后的異常天線相關(guān)聯(lián)的待成像數(shù)據(jù)和處理后的基準(zhǔn)待成像數(shù)據(jù)對所述目標(biāo)天體進(jìn)行成像。

9、可選地，針對每個基線對應(yīng)的初始可見度數(shù)據(jù)，對該基線對應(yīng)的初始可見度數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)，得到該基線對應(yīng)的校準(zhǔn)后可見度數(shù)據(jù)，具體包括：

10、針對每個基線對應(yīng)的初始可見度數(shù)據(jù)，基于該基線中包含的每個天線對應(yīng)的天線參數(shù)、所述目標(biāo)天體對應(yīng)的參考天體的幅度信息和相位信息，對該基線對應(yīng)的初始可見度數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)，得到該基線對應(yīng)的校準(zhǔn)后可見度數(shù)據(jù)，其中，針對每個天線，該天線對應(yīng)的天線參數(shù)包括該天線自身的屬性信息以及該天線采集數(shù)據(jù)過程中的延遲信息。

11、可選地，基于該基線中包含的每個天線對應(yīng)的天線參數(shù)、所述目標(biāo)天體對應(yīng)的參考天體的幅度信息和相位信息，對該基線對應(yīng)的初始可見度數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)，得到該基線對應(yīng)的校準(zhǔn)后可見度數(shù)據(jù)，具體包括：

12、基于每個天線對應(yīng)的自相關(guān)譜的平均值、系統(tǒng)溫度以及天線增益溫度，對所述初始可見度數(shù)據(jù)進(jìn)行幅度校準(zhǔn)，得到第一級校準(zhǔn)數(shù)據(jù)；

13、在與所述目標(biāo)天體同一時間觀測到的其他天體中確定出符合預(yù)設(shè)條件的點狀天體，作為所述參考天體，并根據(jù)所述參考天體在多個頻率通道下的每個頻譜窗口的幅度和相位隨頻率變化的函數(shù)與基準(zhǔn)函數(shù)之間差異，對所述第一級校準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行帶通校準(zhǔn)，得到第二級校準(zhǔn)數(shù)據(jù)；

14、根據(jù)所述每個天線對應(yīng)的計算延遲和延遲率，對所述第二級校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的相位進(jìn)行校準(zhǔn)，得到所述校準(zhǔn)后可見度數(shù)據(jù)。

15、可選地，根據(jù)每個基線對應(yīng)的校準(zhǔn)后可見度數(shù)據(jù)，確定針對所述目標(biāo)天體的待成像數(shù)據(jù)，具體包括：

16、針對每個基線對應(yīng)的校準(zhǔn)后可見度數(shù)據(jù)，按照預(yù)設(shè)的時間間隔將該校準(zhǔn)后可見度數(shù)據(jù)劃分為若干個數(shù)據(jù)段，并確定每個數(shù)據(jù)段在所述時間間隔內(nèi)的平均值；

17、根據(jù)每個數(shù)據(jù)段在所述時間間隔內(nèi)的平均值，對該校準(zhǔn)后可見度數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，得到更新后可見度數(shù)據(jù)；

18、根據(jù)每個基線對應(yīng)的更新后可見度數(shù)據(jù)，確定針對所述目標(biāo)天體的待成像數(shù)據(jù)。

19、可選地，根據(jù)每個基線對應(yīng)的校準(zhǔn)后可見度數(shù)據(jù)，確定針對所述目標(biāo)天體的待成像數(shù)據(jù)，具體包括：

20、針對每個基線，根據(jù)該基線的基線參數(shù)，確定該基線對應(yīng)的權(quán)重因子；

21、根據(jù)每個基線對應(yīng)的校準(zhǔn)后可見度數(shù)據(jù)以及每個基線對應(yīng)的權(quán)重因子，對各校準(zhǔn)后可見度數(shù)據(jù)進(jìn)行柵格化處理，得到所述待成像數(shù)據(jù)。

22、可選地，具體包括：

23、根據(jù)所述待成像數(shù)據(jù)，確定初始脈沖函數(shù)；

24、對所述初始脈沖函數(shù)進(jìn)行二維傅里葉變換，得到參考可見度數(shù)據(jù)；

25、根據(jù)所述參考可見度數(shù)據(jù)對所述待成像數(shù)據(jù)進(jìn)行校正處理，并根據(jù)校正后的待成像數(shù)據(jù)重新確定參考可見度數(shù)據(jù)；

26、以校正后的待成像數(shù)據(jù)與重新確定的參考可見度數(shù)據(jù)之間的殘差圖的最大值小于預(yù)設(shè)亮度峰值信噪比倍數(shù)為校正目標(biāo)，根據(jù)重新確定的參考可見度數(shù)據(jù)對待成像數(shù)據(jù)進(jìn)行若干次校正處理，得到所述處理后的待成像數(shù)據(jù)。

27、可選地，以校正后的待成像數(shù)據(jù)與重新確定的參考可見度數(shù)據(jù)之間的殘差圖的最大值小于預(yù)設(shè)亮度峰值信噪比倍數(shù)為校正目標(biāo)，根據(jù)重新確定的參考可見度數(shù)據(jù)對待成像數(shù)據(jù)進(jìn)行若干次校正處理，得到所述處理后的待成像數(shù)據(jù)，具體包括：

28、以校正后的待成像數(shù)據(jù)與重新確定的參考可見度數(shù)據(jù)之間的殘差圖的最大值小于預(yù)設(shè)亮度峰值信噪比倍數(shù)為校正目標(biāo)，根據(jù)重新確定的參考可見度數(shù)據(jù)對校正后的待成像數(shù)據(jù)進(jìn)行若干次校正，并根據(jù)最后一次校正后得到的待成像數(shù)據(jù)確定目標(biāo)脈沖函數(shù)；

29、對所述目標(biāo)脈沖函數(shù)進(jìn)行二維傅里葉變換，得到目標(biāo)參考可見度數(shù)據(jù)；

30、根據(jù)所述目標(biāo)參考可見度數(shù)據(jù)，確定出每個天線對應(yīng)的幅度歸一化因子，以每個天線對應(yīng)的增益參數(shù)之間的誤差最小化為目標(biāo)，通過所述幅度歸一化因子對所述最后一次校正后得到的待成像數(shù)據(jù)進(jìn)行校正處理，得到所述處理后的待成像數(shù)據(jù)。

31、可選地，通過所述成像進(jìn)程，在所述待成像數(shù)據(jù)中刪除與異常天線相關(guān)聯(lián)的待成像數(shù)據(jù)，得到基準(zhǔn)待成像數(shù)據(jù)，分別對所述異常天線相關(guān)聯(lián)的待成像數(shù)據(jù)和所述基準(zhǔn)待成像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并根據(jù)處理后的異常天線相關(guān)聯(lián)的待成像數(shù)據(jù)和處理后的基準(zhǔn)待成像數(shù)據(jù)對所述目標(biāo)天體進(jìn)行成像，具體包括：

32、在所述待成像數(shù)據(jù)中刪除所述異常天線相關(guān)聯(lián)的待成像數(shù)據(jù)，得到基準(zhǔn)待成像數(shù)據(jù)；

33、對所述基準(zhǔn)待成像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到第一級待成像數(shù)據(jù)并進(jìn)行固定；

34、在所述第一級待成像數(shù)據(jù)中恢復(fù)所述異常天線相關(guān)聯(lián)的待成像數(shù)據(jù)，并對所述異常天線相關(guān)聯(lián)的待成像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到第二級待成像數(shù)據(jù)；

35、在所述第二級待成像數(shù)據(jù)中將固定的第一級待成像數(shù)據(jù)進(jìn)行釋放，得到目標(biāo)待成像數(shù)據(jù)；

36、根據(jù)所述目標(biāo)待成像數(shù)據(jù)對所述目標(biāo)天體進(jìn)行成像。

37、可選地，根據(jù)處理后的待成像數(shù)據(jù)對所述目標(biāo)天體進(jìn)行成像，具體包括：

38、對所述待成像數(shù)據(jù)進(jìn)行二維逆傅里葉變換，得到亮度分布圖像，以及，根據(jù)所述亮度分布圖像與預(yù)設(shè)脈沖函數(shù)之間的差值，確定殘差圖像；

39、在所述亮度分布圖像的指定區(qū)域內(nèi)確定所述殘差圖像的峰值點，并根據(jù)所述峰值點的位置信息以及預(yù)設(shè)的循環(huán)增益值確定臟束數(shù)據(jù)；

40、根據(jù)所述臟束數(shù)據(jù)與所述預(yù)設(shè)脈沖函數(shù)，確定修正數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述峰值點處的數(shù)據(jù)值與所述修正數(shù)據(jù)之間的差值，對所述殘差圖像進(jìn)行修正，以及，根據(jù)更新后的殘差圖像中的峰值和所述循環(huán)增益值，對所述預(yù)設(shè)脈沖函數(shù)進(jìn)行更新；

41、以更新后的殘差圖像中的峰值最小化為修正目標(biāo)，根據(jù)更新后的脈沖函數(shù)以及更新后的殘差圖像執(zhí)行若干次修正，得到每一次修正時對應(yīng)的修正值；

42、根據(jù)所述每一次修正時對應(yīng)的修正值對所述亮度分布圖像進(jìn)行重建，得到針對所述目標(biāo)天體的目標(biāo)亮度分布圖像。

43、可選地，在通過所述成像進(jìn)程，在所述待成像數(shù)據(jù)中刪除與異常天線相關(guān)聯(lián)的待成像數(shù)據(jù)之前，所述方法還包括：

44、根據(jù)每個基線對應(yīng)的校準(zhǔn)后可見度數(shù)據(jù)，在所述各基線所包含的天線中確定出異常天線和非異常天線；

45、在所述待成像數(shù)據(jù)中確定出與異常天線相關(guān)聯(lián)的待成像數(shù)據(jù)。

46、可選地，根據(jù)每個基線對應(yīng)的校準(zhǔn)后可見度數(shù)據(jù)，在所述各基線所包含的天線中確定出異常天線和非異常天線，具體包括：

47、針對每個基線，根據(jù)該基線對應(yīng)的校準(zhǔn)后可見度數(shù)據(jù)，確定該基線中包含的每個天線對應(yīng)的幅度信息和相位信息，作為該基線中包含的每個天線對應(yīng)的分離信息；

48、確定所述各基線中包含的每個天線對應(yīng)分離信息的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差；

49、針對每個天線，確定該天線對應(yīng)的分離信息與所述平均值之間的偏差值，若所述偏差大于所述標(biāo)準(zhǔn)差的預(yù)設(shè)倍數(shù)，則將該天線作為異常天線，否則將該天線作為非異常天線。

50、可選地，所述校準(zhǔn)進(jìn)程和所述成像進(jìn)程所涉及的輸入?yún)?shù)均基于與所述甚長基線干涉陣列相匹配觀測信息進(jìn)行計算獲取，以適配所述基線干涉陣列的可見度數(shù)據(jù)處理。

51、本說明書提供了一種針對甚長基線干涉陣列數(shù)據(jù)的天體成像裝置，包括：

52、接收模塊，用于接收針對目標(biāo)天體的成像請求，并根據(jù)所述成像請求，啟動校準(zhǔn)進(jìn)程；

53、獲取模塊，用于通過所述校準(zhǔn)進(jìn)程，獲取甚長基線干涉陣列中的各基線采集到的所述目標(biāo)天體的可見度數(shù)據(jù)，作為各基線對應(yīng)的初始可見度數(shù)據(jù)；

54、校準(zhǔn)模塊，用于針對每個基線對應(yīng)的初始可見度數(shù)據(jù)，對該基線對應(yīng)的初始可見度數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)，得到該基線對應(yīng)的校準(zhǔn)后可見度數(shù)據(jù)；

55、確定模塊，用于根據(jù)每個基線對應(yīng)的校準(zhǔn)后可見度數(shù)據(jù)，確定針對所述目標(biāo)天體的待成像數(shù)據(jù)，并啟動成像進(jìn)程；

56、成像模塊，用于通過所述成像進(jìn)程，對所述待成像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并根據(jù)處理后的待成像數(shù)據(jù)對所述目標(biāo)天體進(jìn)行成像，其中，通過所述成像進(jìn)程，在所述待成像數(shù)據(jù)中刪除與異常天線相關(guān)聯(lián)的待成像數(shù)據(jù)，得到基準(zhǔn)待成像數(shù)據(jù)，分別對所述異常天線相關(guān)聯(lián)的待成像數(shù)據(jù)和所述基準(zhǔn)待成像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并根據(jù)處理后的異常天線相關(guān)聯(lián)的待成像數(shù)據(jù)和處理后的基準(zhǔn)待成像數(shù)據(jù)對所述目標(biāo)天體進(jìn)行成像。

57、本說明書提供了一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述存儲介質(zhì)存儲有計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述基于甚長基線干涉陣列的天體成像方法。

58、本說明書提供了一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時實現(xiàn)上述基于甚長基線干涉陣列的天體成像方法。

59、本說明書采用的上述至少一個技術(shù)方案能夠達(dá)到以下有益效果：

60、在本說明書提供的基于甚長基線干涉陣列的天體成像方法中，通過校準(zhǔn)進(jìn)程，獲取通過各基線觀測到的目標(biāo)天體的初始可見度數(shù)據(jù)，對初始可見度數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)，得到校準(zhǔn)后可見度數(shù)據(jù)；根據(jù)每個校準(zhǔn)后可見度數(shù)據(jù)，確定針對目標(biāo)天體的待成像數(shù)據(jù)，并啟動成像進(jìn)程；通過成像進(jìn)程，在待成像數(shù)據(jù)中確出與異常天線相關(guān)聯(lián)的待成像數(shù)據(jù)，以確保在排除異常天線的干擾下，對非異常天線相關(guān)的待成像數(shù)據(jù)和與異常天線相關(guān)聯(lián)的待成像數(shù)據(jù)進(jìn)行分別處理，進(jìn)而根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)對目標(biāo)天體進(jìn)行成像。

61、從上述方法可以看出，本方案在基于各基線采集到的可見度數(shù)據(jù)對目標(biāo)天體進(jìn)行成像的過程中，可以通過校準(zhǔn)進(jìn)程對直接通過各基線獲得的初始可見度數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)，避免因為基線的內(nèi)外部原因所帶來的誤差，通過成像進(jìn)程實現(xiàn)對待成像數(shù)據(jù)的自動處理以及自動成像，相比于目前由研發(fā)人員手動對可見度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的方法，本方案實現(xiàn)了可見度數(shù)據(jù)的自動化處理和自動成像，提高了天體成像過程中數(shù)據(jù)處理的效率和精度，確保了成像質(zhì)量的可靠性。