65米望远镜
一简介
DIBAS(Digital Backend System)是安装于上海天文台天马望远镜的脉冲星和谱线观测终端，整个设备包括数据采集、数据处理、存储和观测控制四部分，由上海天文台和美国国家射电天文台Green Bank Telescope共同研制完成。 脉冲星观测具备相干消色散和非相干消色散功能，对每种功能都有搜寻、在线折叠和校准的观测模式，支持64，128，256，512，1024，2048，4096，8192等通道。在相干模式下处理一路双偏振的中频信号，最多2 GHz带宽；非相干模式下可以处理3组双偏振中频信号，每组最多2 GHz带宽。 谱线观测可以同时处理三组双偏振中频信号，每组具备多达29种观测模式，最高带宽为1.5 GHz. 根据天马望远镜的中频信号分配方案，DIBAS能够根据观测波段，自动选择合适的硬件进行观测，无需手动更改接线。 二 DIBAS结构
DIBAS硬件主要有三部分，数据采集系统、高性能服务器(HPC)组和存储器系统，硬件设备如图1所示。 数据采集系统位于图1左侧的第一组机柜，主要是将望远镜接收的模拟信号转换为数字信号，并根据观测模式做相应的预处理；其包括模拟单元、频率综合模块、模数转换器(Analog Digital Converter)、和Roach Ⅱ处理平台。模拟单元对中频模拟信号进行放大和滤波，放大增益为38 dB；滤波器有三种带宽，1950 MHz、1450 MHz、450 MHz，以对应不同的观测模式，带宽的选择通过I2C总线控制。频率综合模块利用氢原子钟的10 MHz标频产生ADC的采样时钟，其频率根据观测模式自动设定。模数转换器ADC将模拟的信号采样量化以数字的方式输出，本设备采用8位量化，最高4 GHz采样率。Roach Ⅱ平台对采样后的数字信号进行预处理，并组帧以10 Gb网络发送给服务器组。 高性能服务器组采用超微(SuperMicro)服务器架构，配置Nvidia GTX780 GPU做加速。服务器配置1 Gb网络用于控制，10 Gb光纤网络用于与数据采集系统传输数据，40 Gb Infiniband网络与存储器系统作数据的读写。 存储器系统目前有80 TB的存储空间，采用lustre存储方案。系统有两台服务器组成，管理节点(mds)和存储节点(oss)。 DIBAS的网络配置如图2所示。 脉冲星相干消色散处理一组双偏振中频信号，在Roach Ⅱ处理平台中将其划分通道后，按带宽分成8份，每份通过一个10 Gb网络发送给一台HPC，经过处理后将结果存储。其工作模式见图3所示。 脉冲星非相干消色散和谱线可以同时处理三组双偏振信号，每组信号经过一个Roach Ⅱ平台预处理，然后由一台HPC处理。工作模式见图4。
图1 DIBAS硬件
三 DIBAS工作模式
DIBAS脉冲星观测有搜寻、在线积分和校准等工作模式，有相干和非相干消色散功能。通道数可设为64，128，256，512，1024，2048，4096，8192。 谱线具有29种工作模式，对应不同的带宽、分辨率。每种模式的具体情况见表1。对于模式10-29，其中心频率可设，但是务必设置在频率范围内。
四 DIBAS输出
DIBAS脉冲星模式输出为PSRFITS，可以用通用的脉冲星处理软件处理。常用软件如下： psrfits_utils: http://github.com/demorest/psrfits_utils PRESTO: http://github.com/scottransom/presto PSRCHIVE: http://psrchive.sourceforge.net TEMPO: http://tempo.sourceforget.net DIBAS谱线模式输出为MBFITS，可以用GILDAS的CLASS软件处理。在生成MBFITS数据时，已经对观测数据做过频率校准（Doppler修正）、幅度校准（ON/OFF，ON/OFF/TCAL）等处理。 五 DIBAS控制
DIBAS采用层次化的控制结构，用户通过Dealer的程序输入指令，Dealer控制一个或多个Player程序控制硬件设备工作。基本结构如图5所示。
目前望远镜控制软件已完成DIBAS的远程控制，观测时根据观测刚要文件自动的控制DIBAS工作。 |
