О проекте - Программа BSA-Analytics

Программа BSA-Analytics написана на языке Qt/С++, распространяется под лицензией GPLv3.0. Изначально эта программа создавалась для просмотра данных, полученных с разных приемников антенны БСА ФИАН. Затем был написан модуль первичного поиска кандидатов в пульсары и модуль для работы с найденными объектами. Далее появился модуль поиска транзиентов типа RRAT. Cейчас тестируется модуль поиска транзиентов типа FRB.

Возможности программы

На текущий момент программа имеет следующие модули и функции:
  • Просмотр бинарных и текстовых даных полученных с телескопа БСA;
  • Поиск пульсаров;
  • Анализ найденных подозрительных объектов + 14 фильтров;
  • Визуализация зависимости мощности сигнала от меры дисперсии;
  • Построение динамического спектра пульсара или транзиента;
  • Уточнение периода пульсаров по объединенной информации из нескольких каталогов;
  • Точный поиск для обнаружения объектов по исходным данным
    и уточнение их характеристик (координат, меры дисперсии и периода);
  • Обработка данных с помощью алгоритма быстрого преобразования Фурье (FFT);
  • Оценка плотности потока известных пульсаров;
  • Поиск быстрых транзиентов типа RRAT;
  • Поиск FRB методом кросс-корреляции;
  • Конвертация пульсаров в звуки. (Осторожно, лженаука!)
  • И другое, что появится завтра...
 
Главное окно программы. Иногда она хочет что-то сказать...
Фича для души. Дорожкой из восьми шумовых сигналов рисуется случайно меняющаяся фраза. Ч дорожек динамически меняется в зависимости от сложности фразы.

Подробнее о программе

Программа позволяет работать с данными антенны БСА, представленными в двух форматах - текстовом и бинарном.

Текстовый формат представляет из себя паспорт и колонки с цифрами. Каждая колонка - это данные с какого-то луча БСА. Все данные записаны в полной полосе наблюдений.

Бинарные данные представляют из себя текстовый паспорт, после которого идут бинарные записи в отдельных частотных каналах и в общей полосе. Бинарный формат данных был выбран, т.к. в нем данные максимально компактны. Это очень важно при больших объемах записей.

 
Так выглядят сигналы, записанные на аналоговых приемниках в текстовом формате.

Это 24 часовая запись наблюдений в 16 лучах БСА ФИАН.
Центральный пик на рисунке - это прохождение через меридиан антенны плоскости галактики. Узкие вертикальные линии - это короткие помехи, возникающие, как правило, из-за грозовых разрядов.

Мы можем отключать показ любых лучей, менять масштаб графика, выделив мышкой любой из его участков, перерисовывать оси, менять сетку графика. И даже менять стиль показа, чтоб насладиться видом давно ушедших в небытие элементов старых версий Windows :)

Здесь мы просто отключили все лучи, кроме трех.

 
 
Так выглядят бинарные данные.

Это один час наблюдений БСА ФИАН в восьми лучах диаграммы направленности антенны. В луче 7 виден самый первый открытый в мире пульсар J1921+2153, (Хьюиш и др., 1968 г.) Вертикальная прямая - это калибровочная ступенька. На нижней оси отмечены номера точек и прямое восхождение в пересчете на 2000 год.

Лебедь A - сильнейший радиоисточник на небе после Солнца.

Он виден в основном луче, а так же в боковых лепестках, как по прямому восхождению, так и по склонению. Справа от Лебедя видны калибровочные ступеньки.

 
 
Так выглядит пульсар при слепом прямом поиске.

В левой части окна отображается таблица со списком найденных кандидатов в пульсары. Выбрав нужную запись, можно увидеть дорожку исходных данных для выбранного кандидата, а слева от нее - самого кандидата в пульсары, суммированного с двойным периодом.

Так выглядит типичная помеха при слепом прямом поиске.
 
 
Один из первых экспериментов по обработке. Отладка программы. Выбран неверный интервал вычитания базовой линии. Первое удачное вычитание. Видна шумовая дорожка от лучей БСА и пульсар J1921+2153 в одном из лучей.
 
 
График зависимости отношения сигнал/шум (SNR) от меры дисперсии.

Эта зависимость - один из критериев определения, пульсар мы нашли, или помеху. У пульсара должен быть максимум на ненулевой дисперсии. У помех же эта зависимость размытая, равномерная.

Тот же график зависимости SNR от меры дисперсии, но сделанный по длинным данным. Видно, насколько он лучше коротких данных.
 
 
Усредненный за 2 года фурье-спектр мощности пульсара. Стрелочками показаны гармоники пульсара. Динамический спектр сильного пульсара.
 
 
2015 г. Так выглядел слепой прямой поиск на начальных этапах работы программы. На экране отображаются найденные кандидаты в пульсары. А так выглядит консольный хелп, который никто, кроме автора, не смотрит.
 
 
Рабочий момент. Слева - все тот же пульсар J1921+2153. Cправа - перевод исходного сигнала в звуковую дорожку.

Работа была сделана по просьбе ТВЦ показать, как звучат пульсары. И ради прикола вставлена в программу.

Этот фильм (ТВЦ. Специальный репортаж "Живой космос". 06.04.2015) можно посмотреть здесь. Звучание нашей музыки - в эпизоде с 23ьей минуты фильма (с 23:05), и еще пару секунд на 11ой минуте (с 11:41 до 11:43). А файл с музыкой можно скачать здесь (wav, 884 Кб).

Багтрекер. На текущий момент в нем порядка 300 решенных задач. Работа продолжается.
 

Ссылки

Исходники на гитхабе https://github.com/vtyulb/BSA-analytics
Сборка для Windows https://bsa.vtyulb.ru/downloads.php#win
Примеры данных БСА ФИАН https://bsa.vtyulb.ru/downloads#examples
Звуки пульсаров https://bsa.vtyulb.ru/downloads/long-data.wav