基于PRESTO脉冲星并行化加速搜索和脉冲星信号去噪

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脉冲星源自演化到末期的大质量恒星,经过核坍缩后、超新星爆发形成,其本质是高度磁化的旋转中子星。脉冲星具有精确且规则的周期、体积小、密度大、高速旋转等特性。脉冲星的搜索和研究有助于卫星导航、天体物理学、粒子物理学和探索宇宙进展的奥秘等方面发展。脉冲星搜索进展中,射电望远镜设备日趋完善,观测数据量剧增,未来数据量将可达到1~1000 Eb。所以脉冲星搜索必须加速,或者尝试改进脉冲星搜索过程方法。本文选择基于PulsaR Exploration and Search TOolkit(PRESTO)的脉冲星搜索方法加速,该方法基于中央处理器(Central Processing Units,CPU)简单地并行化运行消色散、快速傅立叶变换和加速搜索以缩短处理时间。在并行策略下,此方法能大大缩短处理时间。并将此方法应用于Parkes多波束脉冲星巡天(Parkes Multibeam Pulsar Survery,PMPS)数据,并且在PMPS数据和500米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope,FAST)漂移扫描数据中测试,将约16%的PMPS数据集(8240个文件),使用集群处理数据,得到410535个候选体。最终选出了2238个优秀候选体。其中,共有16个最佳候选体,随后分别于2018年4月和2019年7月被Parkes重新考察。两颗被证实是新的脉冲星。在FAST漂移扫描数据中也找到了新的脉冲星。并且确定了并行搜索方法中最适合的参数最终选择192(177秒)或216(166秒)作为FAST漂移扫描脉冲星搜索的处理数,最好的情况是启用开启超线程和Turbo Boost。本文加速搜索的方法仍可能存在有遗漏的脉冲星,主要原因是噪声干扰较大、快速傅立叶变换计算长周期困难、疑似信号的筛选阶段漏选。本文尝试使用小波变换去除脉冲星信号中的噪声,在脉冲星信号经过去干扰、消色散后,采用小波分解法和小波阈值法去噪,成功实现去噪,可看出脉冲星的脉冲波形,将有望于发现更多的脉冲星。
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