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长波阵列 EPIC 共生射电暂现成像仪的优化与调试

天体物理仪器与方法 2023-02-01 v1

摘要

下一代孔径阵列预计由数百至数千个天线单元组成,并具备大量数字信号处理以处理数十至数百 MHz 的大工作带宽。传统上,FX 相关器被用作干涉仪的主要信号处理单元。这些相关器的计算成本对于大型阵列按 O(N2)\mathcal{O}(N^2) 缩放。一种替代成像方法在最近部署于新墨西哥州 Sevilleta 国家野生动物保护区长波阵列站 (LWA-SV) 的 E 场并行成像相关器 (EPIC) 中实现。EPIC 使用一种新颖架构,以阵列的角分辨率产生天空的电场或强度图像,具有全偏振或部分偏振以及信道化器的全光谱分辨率。通过消除中间互相关数据产品,对于密集(但任意)的阵列布局,计算成本可比传统 FX 或 XF 相关器从 O(N2)\mathcal{O}(N^2) 显著降低至 O(NlogN)\mathcal{O}(N \log N)。EPIC 还可通过直接产出用于科学分析的偏振图像产品来降低输出数据率。我们已优化 EPIC,并已将其在 LWA-SV 调试为共生全天空成像后端,可潜在地以毫秒时间尺度探测并定位脉冲射电辐射源。在本文中,我们回顾 EPIC 的架构,描述提升性能的代码优化,并给出调试观测的初步验证。EPIC 测量与亮源同时波束成形观测之间的比较显示出良好一致的光谱—时间结构。

关键词

引用

@article{arxiv.2301.09662,
  title  = {Optimization and Commissioning of the EPIC Commensal Radio Transient Imager for the Long Wavelength Array},
  author = {Hariharan Krishnan and Adam P. Beardsley and Judd D. Bowman and Jayce Dowell and Matthew Kolopanis and Greg Taylor and Nithyanandan Thyagarajan},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2301.09662},
  year   = {2023}
}