Результаты научных исследований по тематике «Аппаратурно-методические разработки»
2025
Метод поиска быстрых радиовсплесков в обзорах РАТАН-600 с помощью свёрточной нейросети
С 2017 года на телескопе РАТАН-600 в обзорах областей неба на разных склонениях на четырех четырех-канальных радиометрах в диапазоне 4.4–5 ГГц проводится поиск быстрых радиовсплесков (БРВ) — ярких быстрых импульсных событий (<1 мс), подверженных космической дисперсии. Для автоматизации поиска БРВ реализовано сканирование записей наблюдений свёрточной нейронной сетью, задача которой выделить БРВ в условиях радиопомех и высоких шумов радиометров. Нейросети для классификации двумерных изображений, которые используются в мировой практике, неприменимы к нашим данным из-за отсутствия второй координаты (четыре канала вместо типичных нескольких тысяч). Взяв за основу семейство нейросетевых архитектур EfficientNet, мы разработали собственную нейросеть для классификации многоканальных временных рядов с помощью одномерных сверток, что учитывает особенности массива данных и уменьшит количество обучаемых параметров.
Для подавления ложноположительных детекций применяется каскадная схема из двух нейросетей, где вторая нейросеть предназначена для проверки кандидатов, предоставляемых первой сетью. Это позволило сократить ложноположительные срабатывания до величин порядка 0.0005% (реальное значение регулируется задаваемым порогом вероятности). Такой низкий показатель необходим из-за большого количества записей, рассматриваемых нейросетью, — процесс сканирования осуществляется делением временных рядов на отрезки длиной в одну секунду.
Метод способен детектировать сигналы БРВ даже на уровне, сравнимом с шумами системы. Разработанная нейросеть может применяться для классификации любых многоканальных временных рядов в других научных и прикладных задачах.
Работа выполнена в рамках государственного задания САО РАН.
Авторы:
Кудрявцев Д.О., Трушкин С.А., Цыбулёв П.Г., Столяров В.А. (САО РАН).
Опубликовано:
Kudryavtsev D.O., Trushkin S.A., Tsybulev P.G., Stolyarov V.A., “Neural networks in the search for fast radio bursts with RATAN-600”, Astronomy and Computing, 2026, Volume 54, id. 101002.
Внедрение нового дециметрового двухчастотного радиометра на основе рупорной антенны с совмещенным фазовым центром
На РАТАН-600 разработан и введен в круглосуточные наблюдения дециметровый двухчастотный радиометр диапазонов 13 и 21 см (с ширинами полос 100 МГц). По техническому заданию САО РАН для этого радиометра разработана двухдиапазонная рупорная антенна с совмещенным фазовым центром (ФГУП СКБ ИРЭ РАН), а также сверхмалошумящие усилители, полосно-пропускающие фильтры и направленные ответвители (АО НПФ МИКРАН, г. Томск). Радиометр заменил приемники предыдущего поколения на длинах волн 13 и 25 см и позволил реализовать наблюдения с предельно возможной для неохлаждаемого радиометра чувствительностью по спектральной плотности потока до 10 мЯн. Результатом внедрения радиометра является увеличение числа детектируемых радиоисточников в несколько раз.
Радиометр используется в штатных наблюдениях точечных и протяженных радиоисточников с возможностью реализации активного цифрового помехоподавления, поиск быстрых радиовсплесков, спектральные наблюдения линии нейтрального водорода 21 см, пульсаров и др.
Работа выполнена в рамках государственного задания САО РАН.
Авторы:
Цыбулёв П.Г., Нижельский Н.А., Призов П.В., Кратов Д.В., Удовицкий Р.Ю., Сотникова Ю.В., Борисов А.Н., Хапаев А.А. (САО РАН).
Подробнее