Перейти к содержимому


Фотография
- - - - -

Измерение угловых размеров Солнца


  • Авторизуйтесь для ответа в теме
Сообщений в теме: 15

#1 boangri

boangri
  • Пользователи
  • 20 сообщений

Отправлено 19 Ноябрь 2012 - 10:10

я предлагаю в качестве разминки перед РСДБ поставить себе куда более простую и четкую цель: измерить поперечник Солнца. Давайте представим, что небо постоянно закрыто плотными облаками. Мы обнаружили мощный источник радиоизлучения и хотим исследовать его пространственную структуру, для начала - хотя бы оценить его угловые размеры.Ведь до сих пор наш прибор по сути нельзя было назвать интерферометром в обычном понимании этого слова, интерференция от 2-х источников использовалась не для установления пространственной структуры источника, а лишь для детектирования источника. В сущности не было никакого смысла стремиться к увеличению базы - это скорее только мешало.Для поставленной задачи нам бы вполне хватило разрешения в 3 минуты. (это 1/10 поперечника Солнца) Для этого надо разнести антенны на 300м. Мне кажется расстояние 150м на частоте 1 МГц с применением МШУ - вполне преодолимо. Давайте начнем с простейшего синтеза одномерного профиля источника.К сожалению у меня нет своего РТИ, и мне остается лишь моделирование в матлабе. Надеюсь оно будет полезно.С прицелом на РСДБ, нам надо научиться обмениваться сырыми данными для совместной обработки. По моим оценкам, РТИ производит 10Гб данных в час. Для передачи таких объемов лучше всего использовать торренты. Надо научить РТИ (точнее его ПО) делать дамп данных с дальнейшим преобразованием в торрент-файл.

#2 meoita

meoita

    Администратор

  • Администраторы
  • 255 сообщений

Отправлено 19 Ноябрь 2012 - 19:36

я предлагаю в качестве разминки

Наверное повторюсь... Нужны программы стартового уровня, как в оптической астрономии - купил бинокль 20x50 и уже астроном.

С прицелом на РСДБ, нам надо научиться обмениваться сырыми данными для совместной обработки.

Обработка данных, точнее программы, которые могут это делать, а еще точнее - коллеги, которые могут эти программы написать... где они? Торренты - это распределённый склад. А кто или что будет поддерживать порядок на "складе"?
"Мечты становятся реальностью, когда мысли превращаются в действия." Д.А. Антонов
"Гораздо чаще люди сдаются, чем терпят поражение." Г. Форд

#3 boangri

boangri
  • Пользователи
  • 20 сообщений

Отправлено 20 Ноябрь 2012 - 06:47

Наверное повторюсь... Нужны программы стартового уровня, как в оптической астрономии - купил бинокль 20x50 и уже астроном.

Обработка данных, точнее программы, которые могут это делать, а еще точнее - коллеги, которые могут эти программы написать... где они? Торренты - это распределённый склад. А кто или что будет поддерживать порядок на "складе"?

Я что-то не понял... Под РТИ-1 отведен целый раздел форума, а не отдельная нить. И первое же предложение перейти от розовых мечт к реальным шагам по их реализации - переносится в раздел "для начинающих" ????

Обработкой данных (синтезом одномерного профиля Солнца) я готов заняться, если мне пришлют данные. Но начну я с моделирования обработки в матлабе. Ну и разумеется этим могут заняться все, кому это интересно и кто понимает как это сделать.

Мое предложение использовать торренты для передачи больших объемов информации вы явно не поняли. Речь идет не о распределенном складе, а о технологии передачи данных. Вы можете предложить разумную альтернативу?

Мое предложение адресовано вовсе не "начинающим и интересующимся" а тем, кто уже собрал РТИ и готов двигаться дальше.

Я прошу вернуть тему на место.

Сообщение отредактировал boangri: 20 Ноябрь 2012 - 07:37


#4 meoita

meoita

    Администратор

  • Администраторы
  • 255 сообщений

Отправлено 20 Ноябрь 2012 - 09:42

Значит не так понял - извините.Тогда давайте конкретику - необходимое железо, методики и так далее.
"Мечты становятся реальностью, когда мысли превращаются в действия." Д.А. Антонов
"Гораздо чаще люди сдаются, чем терпят поражение." Г. Форд

#5 boangri

boangri
  • Пользователи
  • 20 сообщений

Отправлено 20 Ноябрь 2012 - 11:10

Тогда давайте конкретику - необходимое железо, методики и так далее.

Железо пока не трогаем - используем РТИ-1 в первозданном виде, надо только существенно удлиннить коаксиальные кабеля к антеннам - до 150м каждый. Хотелось бы получить реакцию владельцев РТИ - насколько они готовы к этому, и у меня нет полной уверенности что сигнал на 1ГГц пробьет 150 м.

Если такой вариант не проканает, останется другой - около каждой антенны поставить по компу с половинкой РТИ (правда USB интерфейс должен быть у каждого компа) а сигнал от опорника подавать по коаксиалам на каждую антенну. Частота опорника на 2 порядка ниже, и можно будет обойтись тонким дешевым коаксиалом. Появится еще одна проблема - отсутствие синхронизации при оцифровке. Но эта сложность непринципиальна, по теореме Найквиста мы сможем полностью восстановить сигналы в обоих антеннах даже при отсутствии синхронности отсчетов. Так что это лишь вопрос обработки данных. Рано или поздно все равно придется его решать.

Теперь по синтезу изображения. Скажу честно - я тут еще не полностью разобрался. Мне понятно как синтезировать профиль в случае, если бы у нас было не 2 а, скажем, 21 приемник - через каждые 15 метров. Тогда понятно как сделать изображение длиной 1 градус состоящие из 21 пиксела в 3 угл. минуты. Тут все просто. Но у нас только 2 антенны, и апертуру придется синтезировать, т.е. надо комбинировать данные от нескольких (скажем 20 наблюдений) с разными расстояниями между антеннами. Можно ли для этого использовать вращение Земли, или придется вручную 20 раз переставлять антенны - я пока не знаю. В этом как раз мне надо разобраться и сначала все промоделировать.

#6 meoita

meoita

    Администратор

  • Администраторы
  • 255 сообщений

Отправлено 20 Ноябрь 2012 - 11:30

и у меня нет полной уверенности что сигнал на 1ГГц пробьет 150 м.

Не пробьет. Посчитайте затухание в хорошем кабеле на этой частоте - от слона доползет микроб на этой дистанции. В УКВ использую обработку сигнала непосредственно на антенне (приемник, усилитель). А НЧ сигнал подается/берется на/с трансивера.
"Мечты становятся реальностью, когда мысли превращаются в действия." Д.А. Антонов
"Гораздо чаще люди сдаются, чем терпят поражение." Г. Форд

#7 boangri

boangri
  • Пользователи
  • 20 сообщений

Отправлено 20 Ноябрь 2012 - 12:54

Не пробьет. Посчитайте затухание в хорошем кабеле на этой частоте - от слона доползет микроб на этой дистанции.

Нельзя ли дать количественные данные по затуханию? И надо учесть МШУ. Какая предельная дальность получается в таком варианте? Альтернативный вариант - подавать по коаксиалу опорные сигналы - явно сложнее в реализации.

#8 shicl

shicl
  • Пользователи
  • 23 сообщений

Отправлено 20 Ноябрь 2012 - 14:31

Борис, ты говоришь о частоте приема 1 Мгц?

#9 boangri

boangri
  • Пользователи
  • 20 сообщений

Отправлено 20 Ноябрь 2012 - 15:43

Борис, ты говоришь о частоте приема 1 Мгц?

об 1145 Мгц - или около того

#10 meoita

meoita

    Администратор

  • Администраторы
  • 255 сообщений

Отправлено 21 Ноябрь 2012 - 10:01

Нельзя ли дать количественные данные по затуханию?

Я использую вот такой кабель - 8D-FB PE МШУ... можно ориентироваться на ТХ вот такого - WiNRADiO WR-LNA-3500 Low Noise Amplifier
"Мечты становятся реальностью, когда мысли превращаются в действия." Д.А. Антонов
"Гораздо чаще люди сдаются, чем терпят поражение." Г. Форд

#11 boangri

boangri
  • Пользователи
  • 20 сообщений

Отправлено 21 Ноябрь 2012 - 12:32

Я использую вот такой кабель - 8D-FB PE

МШУ... можно ориентироваться на ТХ вот такого - WiNRADiO WR-LNA-3500 Low Noise Amplifier

Получается затухание на 150 м - 24dB, gain МШУ - 22dB т.е. МШУ практически полностью способно компенсировать потери в кабеле.
Неясно только какой коэф. шума (noise figure) у этого МШУ. Будем надеяться не более нескольких децибел.

таким образом цена вопроса - 300м коаксиала и 2 доп. МШУ.

Я кстати так и не понял - кому нибудь из форумчан удалось собрать работающий РТИ-1 ?

#12 shicl

shicl
  • Пользователи
  • 23 сообщений

Отправлено 22 Ноябрь 2012 - 02:01

Идея измерить угловой размер Солнца, безусловно, очень интересная и заманчивая. Но, только прошу не считать меня пессимистом, в предложенном варианте не реализуемая. Во первых: расчетное затухание в длинном кабеле (есть целая тема электродинамики - теория длинных линий) всегда гораздо меньше реального. Каскадное включение МШУ не поможет - мы убъем соотношение с/ш.Во вторых: разворачивать систему с плечем 300м как и где? Проблема конкретная.Вывод: за реализацию не возьмусь - мало перспектив на успех.РТИ есть у меня, правда сейчас имею непонятный отказ по цепям питания, но это устранимое дело. Просто некогда заняться - на производстве конец года.

#13 boangri

boangri
  • Пользователи
  • 20 сообщений

Отправлено 22 Ноябрь 2012 - 06:43

Идея измерить угловой размер Солнца, безусловно, очень интересная и заманчивая. Но, только прошу не считать меня пессимистом, в предложенном варианте не реализуемая. Во первых: расчетное затухание в длинном кабеле (есть целая тема электродинамики - теория длинных линий) всегда гораздо меньше реального. Каскадное включение МШУ не поможет - мы убъем соотношение с/ш. Во вторых: разворачивать систему с плечем 300м как и где? Проблема конкретная. Вывод: за реализацию не возьмусь - мало перспектив на успех. РТИ есть у меня, правда сейчас имею непонятный отказ по цепям питания, но это устранимое дело. Просто некогда заняться - на производстве конец года.

Борис, спасибо за ответ. 1. Чтобы измерить (оценить) угловой размер Солнца, достаточно базы 30 м. При этой базе наша характерная интерференция должна исчезнуть - именно из-за того что Солнце - не точка. При базе 300м мы получим инструмент с разрешеним 3минуты, это в 10 раз меньше поперечника Солнца. С таким разрешением мы даже сможем оценить размеры крабовидной туманности. 2. Для оценки затуханий и усиления МШУ я исходил не из теоретических расчетов, а из конкретных данных, приведенных производителем. 3. Давайте оценим насколько ухудшится SNR. Надо рассмотреть 2 случая: - затухание сильнее усиления дополнительного МШУ. Тогда ухудшение SNR равно просто разности затухание - усиление. В нашем случае это 24 - 22 = 2dB. Совсем немного, и ухудшение не зависит от коэф. шума МШУ. - второй вариант - усиление занчительно больше затухания. Тогда ухудшение SNR будет определяться коэф.-том шума доп. МШУ, т.е. 1.7dB. - наконец, в промежуточном варианте, когда затухание = усилению (или близки) мы получим сложение теплового шума и шума доп. МШУ. В худшем случае это составит примерно 3+1.7 = 5dB. Вывод: существенно ухудшиться SNR может лишь в случае, если затухание значительно сильнее усиления доп. МШУ. 4. База 300 м разумеется предполагает "полевые" условия. Для меня бы это не было проблемой - просторы позволяют. На самом деле основная проблема не в этом. У меня нет пока четкого алгоритма обработки данных, и нет даже уверенности в том, что наши однобитные данные в принципе пригодны для синтеза изображения. Поэтому я вовсе не призываю бечь в магазин и закуплять коаксиал. P.S. Сделал точные расчеты потерь SNR как функции длины коаксиала. Хар-ки МШУ: Gain 22dB, Noise figure 1.7dB Кабель: затухание 0.16 dB/m Вот что получилось: snr.png

Сообщение отредактировал boangri: 22 Ноябрь 2012 - 08:47


#14 boangri

boangri
  • Пользователи
  • 20 сообщений

Отправлено 23 Ноябрь 2012 - 06:29

Вчера достиг важных результатов.Мне удалось смоделировать в матлабе процесс апертурного синтеза, причем в условиях, когда вместо реальных сигналов используются наши однобитовые данные.Поясню подробнее:1. У нас вместо непрерывных данных используются только знаки напряжений. Возможны всего 4 результата измерения:x = { 1+j, 1-j, -1+j, -1-j}. (вместо обычных s = I+jQ) где j- мнимая единица, а I и Q - inphase и квадратурная сотавляющие сигнала. Мне удалось показать (и проверить моделированием) что средние и ковариации случайной величины x ведут себя (с точностью до множителя ) как и сам сигнал s. Поэтому набрав достаточно большую статистику, можно получать количественные данные о сигнале. Кроме того, (и это очень важно) оказалось что с данными x можно обращаться как с обычными непрерывными данными, в частности поворачивать фазу на произвольный угол (а не только кратный 90градусам, как я ошибочно представлял)2. Апертурный синтез - это когда наблюдения с реальной решеткой, скажем из 21 антенны с шагом 15 м заменяются на 20 независимых наблюдений с 2 антеннами, при этом у каждого наблюдения своя база от 15 до 300м.Зачем нужна решетка? Дело в том, что для построения изображения с разрешением 3 минуты недостаточно просто 1-го наблюдения с базой 300м. Потому что в результате получатся обычные интерференционные полосы (синусоиды) с периодом 3 минуты. Для посторения изображения нужно взять набор таких синусоид с различными периодами - 3, 6, 9 минут и т.д. и затем когерентно (т.е. как комплексные числа, с учетом фазы) все их сложить. Это процесс напоминает (и в сущности является) обратным преобразованием Фурье - синтезом функции из ее спектральных составляющих.Но мы не располагаем 21 антенной. Но оказывается, можно обойтись всего двумя, скомбинировав данные из 20 независимых наблюдений с различными базами. Это и есть апертурный синтез.Итак, вчера мне удалось все смоделировать и восстановить яркостный поперечник диска Солнца.Теперь как будут проходить наблюдения:1. Антенны располагаем на линии ЮВ-СЗ на расстоянии 300м, посередине - компьютер и аппаратура РТИ-12. Наблюдения начинаем за 3 часа до полудня по Солнцу (т.е. момента его прохождения через меридиан). В начале наблюдений база минимальна (близка к нулю) - Солнце на одно линии с антеннами3. Наблюдения длятся 6 часов. В конце Солнце становится перпендикулярно линии антенн, база максимальна и равна 300м4. Нужно сделать 20 наблюдений (по несколько минут каждое) с базами от 15 до 300мПока остаются непроработанными следующие вопросы:1. Какая нужна статистика (время отдельного наблюдения)2. С какой точностью нужно измерить расстояние мужду антеннамиДля ответа на 1-й вопрос мне нужны данные о радиояркости Солнца (в янах) а еще лучше - всего один параметр - отношение сигнал/шум при наблюдении Солнца. Исходя из этого параметра я смогу вычислить нужную статистику. Кто нибудь пробовал оценить этот параметр?Есть еще один вопрос - может ли софт РТИ-1 делать дампы сырых (необаботанных) данных? Если нет - это будет серьезная загвоздка. Автор не дает исходников софта.

#15 bartonio

bartonio
  • Пользователи
  • 11 сообщений

Отправлено 04 Декабрь 2012 - 18:33

А ведь в будущем, когда будет готова сеть РСДБ, можно будет строить изображения астероидов и планет! Как это сейчас делается на крупных радиотелескопах. Солнце - мощный источник радиофона, астероиды каменистые, должны хорошо отражать ГГц-овые волны.




Количество пользователей, читающих эту тему: 0

0 пользователей, 0 гостей, 0 скрытых пользователей