空間中心發(fā)現(xiàn)明安圖射電頻譜日像儀圖像位置校準新方法

中國科學院國家空間中心明安圖野外科學觀測研究站研究員顏毅華帶領(lǐng)的研究團隊，探索出一種新的可用于明安圖射電頻譜日像(muser)圖像位置校準的方法。近日，相關(guān)研究成果發(fā)表在research in astronomy and astrophysics上。

muser采用綜合孔徑成像的方法，在厘米、分米段獲得高時間、空間和頻率分辨率的太陽射電圖像，其建成被認為是現(xiàn)有射電日像儀設(shè)備的跨越式進步。作為先進的新一代太陽專用射電干涉設(shè)備，muser將擴展太陽射電探測能力，為耀斑和日冕物質(zhì)拋射研究打開新的觀測窗口。綜合孔徑成像技術(shù)廣泛應(yīng)用于天文射電望遠鏡成像，即將眾多小口徑望遠鏡系統(tǒng)綜合在一起，等效成一個大口徑射電望遠鏡觀測效果，從而獲取較高空間角分辨的圖像。把射電陣列中任意兩個望遠鏡的信號進行復相關(guān)運算得到可見度函數(shù)，其對應(yīng)觀測天區(qū)內(nèi)亮度分布的傅里葉成分，綜合這些觀測結(jié)果，做傅里葉反變換可獲得觀測天區(qū)的射電圖像。由于儀器誤差以及信號傳播效應(yīng)的影響，校準特別是相位校準(即圖像位置校準)在綜合孔徑成像技術(shù)中至關(guān)重要。

除了利用目前國際常見的射電日像儀位置校準方法，研究團隊在數(shù)年來的muser太陽射電圖像處理過程中，發(fā)展了新的綜合孔徑望遠鏡陣列相位定標校準方法，在定標點源偏離原點的一般情況下，第一次獲得了該偏差對綜合孔徑成像結(jié)果影響的通用理論公式。該公式表明最終圖像是原圖像因定標源偏離而產(chǎn)生偏移后的圖像與一個模糊調(diào)制函數(shù)卷積的結(jié)果。這個新引入的模糊調(diào)制函數(shù)具有模等于1、且在偏差等于0時退化為δ函數(shù)，也就可以得到正確圖像的性質(zhì)。因此，它不改變原圖像的強度最大值和原圖像信號的總能量。

基于這個新公式，科研人員可對muser觀測圖像進行校準從而得到準確的太陽射電圖像。仿真實驗和muser實測數(shù)據(jù)處理表明，這一新方法正確有效。研究通過位置校準后不同頻率的muser圖像和太陽動力學衛(wèi)星(sdo)大氣成像裝置(aia)在遠紫外波段觀測的太陽像以及野邊山日像儀(norh)在17ghz的太陽像的位置對比，發(fā)現(xiàn)muser的射電源和紫外波段圖像以及norh射電源位置基本一致，表明校準結(jié)果合理可信。

本研究優(yōu)化了當前muser成像的校準方法，并豐富了綜合孔徑成像的一般理論。同時，該工作提出的新理論推進了射電綜合孔徑校準的研究進展：閉合自校準理論可以修正系統(tǒng)誤差得到視場內(nèi)正確圖像，但不能解決絕對位置定標問題，需要已知外定標源來確定絕對位置。這一新公式使得綜合孔徑方法成為一個封閉的完備理論，即根據(jù)綜合孔徑理論本身就可以完成絕對定位?；谶@一新方法，科研人員可以利用一個未知位置的校準點源來對射電望遠鏡的圖像進行校準，并可以通過迭代計算出校準源的具體位置，從而獲取真實的射電圖像。