多尺度、层次化孔径阵列的快速、混合成像架构比较
天体物理仪器与方法
2025-01-15 v1
摘要
现代射电天文学的两个主要领域，即爆炸性天体瞬态现象和对宇宙结构的观测，正在推动孔径阵列的设计向大量低成本元素发展，这些元素由多个空间尺度组成：单个元素的尺寸、站点（单个元素组合）的大小，以及站点之间的间距。此类多尺度、层次化孔径阵列需要组合数据处理架构——前相关束阵列器、FFT 基直接成像器、后相关束阵列器和后相关 FFT 成像器——在不同尺度范围内运行，以获得在整个视场内进行成像的 optimal performance。我们采用基于浮点运算数量的计算成本度量标准，考察其在发现空间维度上的分布，即视场、角分辨率、极化、频率和时间，以确定在层次化孔径阵列参数空间中最有效的混合架构。针对具体的即将到来和计划中的阵列——低频 SKA（SKA-low）、SKA-low-core、对 SKA-low 长基线扩展的提议系统（LAMBDA-I）、紧凑全景相位阵列（CASPA）以及月面阵列（FarView-core）——的 nominal 参数，确定从计算角度看最佳的体系结构层次结构，并为设计面向多尺度孔径阵列的混合体系结构提供指南。对于大型稠密布局，FFT 基直接成像器在大多数 cadences 区间最为高效；对于其他布局——元素数目相对较少或在分布上较稀疏——最佳体系结构更依赖 cadences 区间，这反过来取决于科学目标。
引用
@article{arxiv.2411.17804,
title = {Comparison of Fast, Hybrid Imaging Architectures for Multi-scale, Hierarchical Aperture Arrays},
author = {Nithyanandan Thyagarajan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.17804},
year = {2025}
}
备注
Accepted for publication in PASA. 18 pages, 21 figures (including subpanels), 3 tables