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LAMOST中的波长定标研究

作　者: 王生
导　师: 叶中付
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 大天区面积多目标光纤光谱望远镜光谱处理波长定标粒子群优化数据拟合天光谱
分类号: TH743
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 93次
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内容摘要

郭守敬望远镜,即大天区面积多目标光纤光谱望远镜(Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopy Telescope, LAMOST)。它是一架由我国自主创新设计和研制的主动反射施密特望远镜。大口径兼大视场的LAMOST是目前世界上光谱获取率最高的望远镜,LAMOST不仅为天文学研究提供世界一流的观测平台,而且将我国天文学在大规模光学光谱观测及大视场天文学上的研究推向更高水平。LAMOST的落成在我国天文学发展上具有里程碑意义。天文学研究者通过分析望远镜拍摄的天体光谱来发掘该天体的物质结构、性质和化学组成成分等信息,而光谱分析要求确定天体光信号在色散方向各个波长的能量信息。LAMOST拍摄的天体光信号在CCD成像后即形成二维光纤光谱图像,抽谱后所得每个天体的一维光纤光谱在色散方向的能量是关于CCD像素位置的曲线。本文所做的工作就是要建立光谱色散方向CCD像素位置与其对应波长值的关系,即光谱数据处理中的波长定标流程。本文在调研了LAMOST的建设背景及系统构成、观测模型、数据处理流程后,着重研究了LAMOST波长定标方法,主要工作和贡献如下:1.归纳分析了LAMOST一维定标灯谱的结构特点,给出了波长定标流程中的两个重要算法:求取谱线质心位置的质心法及获得定标勒让德多项式系数的基于最小二乘的多项式拟合方法;详细介绍了LAMOST在用波长定标的流程,即先对单条光谱做初始波长定标,再依据初始定标的结果对整幅光谱最终定标。2.针对采用枚举法进行初始定标中的耗时问题,提出一种基于粒子群优化的LAMOST初始波长定标方法,定标速度快、质量高。该方法利用粒子群在先验定标系数附近的搜索解空间中寻找最优初始定标系数点,每个粒子依据它当前所处位置及标准定标灯谱线表中信息生成其对应虚拟定标灯谱,该虚拟定标灯谱与实测定标灯谱的互相关系数反映了该粒子当前的寻优质量。实验结果验证了方法的有效性。3.针对定标灯可用定标谱线少的问题,提出了一种联合定标灯及天光谱线的LAMOST波长定标方法,定标精度高。考虑到定标灯谱线及天光谱线在光谱波长色散区间分布的互补性,组合两种谱线信息来建立光谱色散方向CCD像素位置与其对应波长值的关系,定标结果更接近真实色散曲线。实验结果验证了所提方法的有效性。

LAMOST中的波长定标研究

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