中國科學(xué)院國家空間中心明安圖野外科學(xué)觀測研究站研究員顏毅華帶領(lǐng)的研究團(tuán)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(zhǔn)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(rèn)為是現(xiàn)有射電日像儀設(shè)備的跨越式進(jìn)步。作為先進(jìn)的新一代太陽專用射電干涉設(shè)備，muser將擴(kuò)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(yuǎn)鏡成像，即將眾多小口徑望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)綜合在一起，等效成一個大口徑射電望遠(yuǎn)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(yuǎn)鏡的信號進(jìn)行復(fù)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(zhǔn)特別是相位校準(zhǔn)(即圖像位置校準(zhǔn))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(zhǔn)方法，研究團(tuán)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(yuǎn)鏡陣列相位定標(biāo)校準(zhǔn)方法，在定標(biāo)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(biāo)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(qiáng)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(jìn)行校準(zhǔn)從而得到準(zhǔn)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(zhǔn)后不同頻率的muser圖像和太陽動力學(xué)衛(wèi)星(sdo)大氣成像裝置(aia)在遠(yuǎn)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(zhǔn)結(jié)果合理可信。

本研究優(yōu)化了當(dāng)前muser成像的校準(zhǔn)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(jìn)了射電綜合孔徑校準(zhǔn)的研究進(jìn)展：閉合自校準(zhǔn)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(biāo)問題，需要已知外定標(biāo)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。基于這一新方法，科研人員可以利用一個未知位置的校準(zhǔn)點源來對射電望遠(yuǎn)鏡的圖像進(jìn)行校準(zhǔn)，并可以通過迭代計算出校準(zhǔn)源的具體位置，從而獲取真實的射電圖像。