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中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心明安圖野外科學(xué)觀測研究站的科研人員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。相關(guān)成果已于近日發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊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，被國際權(quán)威學(xué)者認(rèn)為其建成是國際現(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將極大地擴(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)用在天文射電望遠(yuǎn)鏡成像上，即把眾多小口徑望遠(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，從而獲取到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(yùn)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，做傅里葉反變換就可獲得觀測天區(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，顏毅華研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在數(shù)年來的MUSER太陽射電圖像處理過程中，發(fā)展了一種新的綜合孔徑望遠(yuǎn)鏡陣列相位定標(biāo)校準(zhǔn)方法。在定標(biāo)點(diǎn)源偏離原點(diǎn)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、并且在偏差等于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，團(tuán)隊(duì)研究人員可以對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。通過仿真實(shí)驗(yàn)和MUSER實(shí)測數(shù)據(jù)處理，表明新方法正確有效。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，可以發(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。
本研究的意義不僅僅優(yōu)化了當(dāng)前MUSER成像的校準(zhǔn)方法，而且還豐富了綜合孔徑成像的一般理論。研究人員提出的新理論也對射電綜合孔徑校準(zhǔn)問題彌補(bǔ)上了幾十年來缺失的重要一環(huán)：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，但它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。這一新公式的出現(xiàn)使得綜合孔徑方法成了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。利用本研究方法，則可以利用一個未知位置的校準(zhǔn)點(diǎn)源來對射電望遠(yuǎn)鏡的圖像進(jìn)行校準(zhǔn)，并且可以通過迭代計算出校準(zhǔn)源的具體位置，從而獲取到真實(shí)的射電圖像。
明安圖射電頻譜日像儀（MUSER）中心部分天線觀測太陽時狀態(tài)。
