HXMT 科学应用系统简介

中国科学院高能物理研究所宋黎明

概 要

一、任务分析二、工作内容三、总体方案四、建设原则和步骤五、目前进展和近期计划

一、任务分析HXMT 科学应用系统在首席科学家的领导下

开展工作， HXMT 科学需求分析文档是科学应用系统建设的最高指导，科学应用系统负责将这个科学需求分析文档的要求付诸实施。在系统运行以后，首席科学家通过科学委员会以观测任务等方式指导科学应用系统的工作。

科学应用系统的总体目标是为卫星、有效载荷的科学运行提供技术支持，组织和进行科学研究及应用，为科学目标的实现提供保证。

总体任务 监测有效载荷的工作状态、研究空间环境变

化对观测的影响 征集观测提案，制定观测计划，保证任务实

施 根据地面标定结果和仪器参数，生成科学数

据产品和结果 管理科学数据，提供空间本底、时间校正等

辅助分析软件，为用户提供技术支持 参与地面标定实施，协助完成标定数据的参

数化，建设标定数据库，协助完成在轨标定 协助科学委员会组织联合观测等科学研究

科学应用系统功能的细致分析：第一方面：科学运行方面1 、监测、分析有效载荷的运行情况，对卫星总体工

作状态等进行记录；2 、综合考虑各个探测仪器的观测需求和工作状态，

协调和确定各仪器的工作模式，监测观测计划完成情况；

3 、对观测计划进行技术评估，向通用支持系统提交长期、中期、短期工作模式表和观测计划；

4 、合理安排在轨定标观测，协助完成在轨定标；5 、组织对有效载荷仪器故障的协同分析，协调科学

委员会、有效载荷等制定仪器故障处理方案等。

科学应用系统功能的细致分析：

第二方面：科学目标和观测计划评估1 、组建 HXMT 科学委员会，确定各专家委员会；2 、对 HXMT 科学能力进行深入分析，完成

HXMT 科学手册，完成 HXMT 用户手册；3 、审核 HXMT 科学目标完成情况；4 、制定观测策略，确定观测时间分配比例；5 、组织对观测提案进行科学评估；6 、组织研制 HXMT 观测数据仿真器；7 、协调国际联合观测、星地同步观测等。

科学应用系统功能的细致分析：第三方面：用户支持与观测计划1 、完成观测提案申请的发布与提案征集2 、完成观测提案数据的管理与技术支持，承

担观测提案执行情况的质量评估3 、完成 HXMT 观测数据、辅助数据库的设

计和建设4 、完成 HXMT 门户网站建设，建成用户技

术支持系统5 、支撑科学用户委员会的工作，承担科学用

户数据分析培训任务

科学应用系统功能的细致分析：第四方面； HXMT 观测数据处理1 、标准数据产品的处理流程与格式设计2 、巡天数据处理流程、巡天成像算法研究3 、辅助数据的处理流程和格式模板设计4 、辅助分析处理程序：包括不同时间系统的标定与

同步，和有效载荷相关的光子事例选择流程，观测光子到达时间的太阳系质心修正

5 、提供仪器能量响应矩阵、空间扩展函数矩阵、标定数据、观测本底模型的使用程序

6 、辅助参数相关内容向标准分析软件的嵌入

科学应用系统功能的细致分析：第五方面：地面标定与在轨标定1 、积累有效载荷仪器的各种标定参数数据，研

究有效载荷性能模型2 、建设标定数据库，完成向标准分析软件

XSPEC 的嵌入3 、规划在轨测试阶段的工作计划，工作流程，

协助完成有效载荷性能参数确定4 、协助完成在轨标定方案设计，协助完成定标

数据的分析5 、协助完成在轨标定天体源分析

二、 HXMT 科学应用系统建设的主要内容

形成对科学目标的评估能力为争取尽可能多的科学产出，需要组织科学委员会对 HXMT的科学目标进行深入的预研，对观测策略、观测时间进行规划，对观测提案进行科学意义评估，并评估科学目标完成情况。

建设仿真环境，具备提供仿真数据能力为了支持 HXMT 科学应用系统集成测试和大系统联调，需要提供有效载荷仿真环境。

建设空间环境的模拟能力配合卫星系统的在轨测试工作，积累仪器工作状态参数，对在轨测试阶段的工作进行规划，并提供一定的模拟手段配合卫星测试阶段的工作。

建设有效载荷标定实施能力标定有两种形式，一是在地面标定，二是对标准天体源的观测。需要利用地面标定设备，确定仪器设备的性能参数，完成地面标定数据的积累；协助制定在轨标定计划，确定标定天体源，协助完成在轨定标数据的分析，并不断更新标定文件。

建设制定合理观测计划的能力从技术可行性角度对观测提案进行评估，并根据观测提案要求、卫星运行、有效载荷工作状态、空间环境等因素合理安排卫星的科学观测，制定长期、中期和短期的观测计划，对 TOO 观测进行快速反应等。

建设监测有效载荷工作状态的能力对有效载荷的数据进行监测和分析，对有效载荷的故障模式进行全面了解，协助制定故障处理预案，对有效载荷的故障作出快速反应。

研制观测提案生成工具为国内外天文界同行的观测提案尽可能的接近实际观测情况，要根据有效载荷的仪器性能、空间本底情况研制有关的模拟软件，提供形成观测提案的工具，并完成“HXMT 观测申请指南”。

对观测数据进行处理，研制分析软件，得出数据产品建设数据处理环境，设计不同载荷的数据处理流程，提供不同级别和格式的科学数据和辅助数据产品，完成对数据的快视分析，监测观测计划完成情况，完成巡天数据的处理和软件研制。

建设数据库系统，管理科学数据产品为完成 HXMT 观测数据在一年后的国际开放，需要建设数据档案管理系统，并完成数据管理、检索、下载等功能，将数据库建成有长期科学产出的平台。

研制相关的数据分析软件，并提供数据分析的技术支持确定标定、背景模型，集成和有效载荷有关的仪器参数，研制 HXMT 有效载荷相关的科学数据分析软件，完成向标准高能天文数据分析软件的嵌入，对科学用户在数据分析方面的问题提供技术支持，并完成“HXMT 用户手册”。

三、总体方案为了组织、实施科学应用部分的研制工作，由中国科学院高能物理所、清华大学、北京师范大学等单位的有关人员组成研制队伍。

HXMT 科学应用系统的总体方案

为完成 HXMT 科学应用系统的功能，由中科院高能所、清华大学、北京师范大学等单位组成研制队伍。整个系统的基本框架由如下几个部分构成：

1 、科学分系统2 、科学运行分系统3 、科学数据与用户分系统4 、科学用户分系统5 、有效载荷标定分系统

HXMT 科学应用系统的总体方案

HXMT 科学应用系统的总体方案科学分系统的基本职责：

1 、组织国际科学指导委员会和科学用户委员会，对前沿动态和科学研究方向进行咨询和研讨；

2 、通过模拟仿真等手段，评估探测器科学性能；3 、制定卫星每年度的核心观测目标和观测总策略，

对目标完成情况进行评估；4 、组织提案评审委员会，对用户提案进行评审；5 、组织 HXMT 数据分析培训班，培养数据分析人员。

6 、负责 HXMT 科学信息的整理与发布；7 、负责高能天体物理知识的科学普及。

HXMT 科学应用系统的总体方案

科学运行分系统的基本职责：1 、监测、分析有效载荷的运行情况，对卫星总体工

作状态等进行记录与显示处理；2 、综合考虑各个探测仪器的观测需求和工作状态，

协调和确定各仪器的工作模式；3 、对观测提案进行技术可行性评估，向通用支持系

统提交长期、中期、短期工作模式表和观测计划，监测观测计划完成情况；

4 、合理安排在轨定标观测，协助处理工程数据；5 、组织对有效载荷仪器故障的协同分析，协调科学

委员会、有效载荷等制定仪器故障处理方案等。

HXMT 科学应用系统的总体方案科学数据分系统的基本职能：1 、完成标准数据、辅助数据的处理，生成不同级别的数据产品，完成对观测数据质量的评估；

2 、完成快视分析，发出暂现源通报；3 、协助完成定标观测数据的处理和分析，根据观

测数据质量提出定标请求；4 、完成巡天数据处理，研制相应的软件完成巡天

数据的成像，产生 X射线天图；5 、针对不同时间系统进行标定与同步；6 、完成和有效载荷相关的光子事例选择流程；完

成观测光子到达时间的太阳系质心修正程序；7 、提供观测本底模型等辅助工具；8 、根据确定仪器的能量响应矩阵、空间扩展函数

矩阵等，完成向标准分析软件的嵌入。

HXMT 科学应用系统的总体方案

科学数据管理与用户分系统的基本职能：1 、完成观测提案申请的发布与提案征集；2 、完成 HXMT 观测数据、辅助数据库的设计和

建设；3 、建设远程数据分析平台并提供支持；4 、提案观测数据的跟踪与管理；5 、完成用户数据分析技术支持系统，负责对用户

的问题进行管理和反馈；6 、对科学成果的发布、相关数据的统计提供技术

支持。

HXMT 科学应用系统的总体方案

有效载荷标定数据库分系统：1 、配合完成有效载荷的各种性能参数标定，

配合完成有效载荷性能模型；2 、完成标定数据的格式设计，并完成向通用

数据分析软件的嵌入；3 、规划在轨测试阶段的工作计划，工作流程，

协助完成在轨标定天体源分析、在轨标定方案设计；

4 、协助提出数据标定需求；5 、负责标定数据库的更新。

四、建设原则与步骤1 、科学目标的实现是地面应用系统需求分析的最根本

原则，根据这些需求提出各部分功能；2 、软件的研制和开发要严格按照软件工程的要求进行；3 、数据分析软件研制要遵循普遍性原则，需要考虑使

用不同操作系统的用户对 HXMT 数据分析软件的要求

4 、完整性要求：为了便于分析软件的安装和使用，数据分析软件应该是自完备的，尽量利用成熟Unix/Linux 等系统提供的环境工作，对一些必须的软件支持环境，将提供一个附加库给用户，和数据分析软件一起安装；

5 、标准性原则：为便于规划数据分析的界面，和国际惯例接轨，在数据处理流程中采用标准的 FITS 格式，方便数据的格式设计、读出和使用等；

四、建设原则与步骤6 、兼容性原则：对于时变分析和能谱分析的总的思路

是，利用 HEADAS 软件包中一些通用的功能和针对HXMT 的特殊指令，完成数据处理的能谱分析、时变分析的功能。

7 、首先开发研制地面应用系统的原型系统，在指令流、数据流两方面对地面应用系统的核心功能进行功能实现，形成迭代开发的模式，逐步完善系统的功能；

8 、严格的测试体系。软件研制的工作量很大，功能、界面十分复杂，要保证开发产品的质量，严格的测试体系是必不可少的，需要在研制开发的整个过程中发挥作用。测试体系要在地面应用系统的总体规划中统一考虑。

五、目前进展和近期计划进展之一：观测计划制定

HXMT具有自主巡天、小天区扫描、定点观测多种观测模式，而且由于热控的限制，需要在观测中保证卫星的一个侧面永远背离太阳。

在观测计划制定中还需要考虑卫星指向和太阳的夹角、南大西洋异常区、地球遮挡等因素的一般约束，需要根据轨道进动选择可见时间较长的天体进行观测。我们建立了卫星本体坐标、赤道坐标、黄道坐标的变换

关系，并研制了仿真界面，可以对观测计划进行检验和优化。这是观测计划制定流程中的关键环节之一，为下一步的

工作打下良好的基础。

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北黄极

太阳

南黄极

太阳矢量 卫星运动方向

探测器指向

黄道面

卫星黄道扫描曝光分析

黄道巡天示意图

黄道巡天均匀分布图

黄道巡天全天曝光图

不同太阳角时全年的总可见时间分布

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SA

A

区过境分析

卫星轨道连续 200 圈的过南大西洋异常区的时间长度分析。横坐标是圈数，纵坐标是卫星在该圈轨道中经过南大西洋异常区的时间。

一个月内卫星经过南大西洋异常区的分析图。图中的每条横线表示一天的时间。从上向下有 30 条直线表示一个月的时间。图中红色区域表示经过南大西洋异常区，其长度表示经过南大西洋异常区的时间长度。横坐标是一天的时间长度。

30

地球遮挡对于观测的影响 地球遮挡导致的一年全天球可见时间分布。其中红

色带状区域为被地球遮挡时间最少的天球区域。

31

月球遮挡对于观测的影响 月球遮挡导致的一年全天球可见时间分布。

图中蓝色带状区域为月球影响区域，其影响区域很小。但是由于月球的白道穿过源分布密集的银心区域，因此对于银心附近源的观测，其遮挡效应不可忽视。

进展之二：观测数据仿真器研制

观测数据仿真器典型应用包括： 协助评估望远镜和探测器的科学性能； 协助确定望远镜与观测相关的多种设计参数； 帮助科学家制定合理的观测模式，以实现其科学目标； 帮助望远镜提案评审委员会评估观测提案，检验观测提案

的可行性； 模拟望远镜的探测器响应函数，协助望远镜的定标工作； 模拟分析望远镜的在轨本底； 检验从探测器数据获取系统至地面应用系统的数据流程； 协助开发数据分析软件，检验数据分析流程； 在探测器实际的观测数据发生异常时，协助诊断；

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进展之二：观测数据仿真器研制HXMT 观测数据仿真器基本功能包括：

仿真空间望远镜在轨运行情况。根据不同飞行器的轨道和姿控参数，计算运行轨迹和观测约束条件，给出轨道数据和观测可见性估计。

仿真轨道飞行中粒子产生情况。根据飞行器轨道数据，运用空间粒子背景模型，结合天体源信息，考虑望远镜构型带来的本底数据，从而模拟粒子生成的情况，给出探测器入射粒子信息。

仿真探测器响应情况。主要依赖不同望远镜的响应数据，根据入射粒子信息，模拟计算探测器最终输出信号。

仿真望远镜数据流。从探测器接收输出信号，仿真望远镜在轨处理和数据传输的过程，最终形成各级数据产品。

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进展之二：观测数据仿真器研制

仿真系统系统结构的设计，主要分成三个主要模块：科学运行仿真模块、粒子产生模块和粒子探测仿真模块。

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轨道本底产生单元

弥散X背景光子产生单元

天体源光子产生单元

光子探测单元科学运行仿

真模块

背景粒子产生模块

粒子探测仿真模块

望远镜轨道及姿控参数

高能天体源数据库

高能空间本底数据库

望远镜定标数据库

本底粒子探测单元

望远镜构形参数

望远镜结构参数

数据产品生成模块

光子产生模块

定标源光子产生单元

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数据产品生成

轨道数据

工作状态

光子流粒子流

姿态数据

用户参数配置

探测器事例流

观测模拟器工作流程与数据流示意图

任务分解与调度

其他辅助数据

探测器响应仿真

电子学响应仿真

光子探测

探测器响应仿真

电子学响应仿真

粒子探测

背景光子产生器

源光子产生器

光子产生

定标源光子产生器

粒子本底产生器

粒子本底产生 运行仿真

观测约束计算

姿态及工作状态产生

轨道数据

工作状态

姿态数据

探测器事例流 观测数据模拟器工作界面 – 模拟能段选择

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观测数据模拟器工作界面 – 探测器与目标源选择

观测数据模拟器工作界面 – 观测时间选择

进展之二：观测数据仿真器研制观测数据仿真器的工作实现了预期的观测模拟功能： 观测模式，支持巡天扫描观测和定点观测两种观测模式的模拟 观测目标，内置 Integral v31 星表可供选择，也可以使用自定义源 自定义源，可以从内置的五种能谱类型中选择，并输入相应的参数；也可以指定一个能谱文件作为自定义源的能谱；可以定义变源，并指定光变曲线数据作为输入文件；可以定义周期源。

模拟内容，单独指定某一个模块独立进行模拟，或者模拟整个观测流程。 模拟设备，可以单独指定某一个或一组探测器进行模拟 模拟能段，可以分别指定高能、中能、低能探测器的模拟能段 运行模式，可以在同一台计算机上同时配置运行多个模拟器实例来执行

不同的模拟任务，任务相互之间不冲突。 运行环境，可以同时在 Windows或者 Linux 下运行。

观测数据模拟器的研制为 HXMT 科学应用系统的研制和测试打下了良好的基础，将对以后的研制工作产生很大的推动作用。

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分析了卫星约束、建模、仿真等关键技术环节，在此基础上开始了观测计划制定的工作。

为保证观测计划制定的可靠、高效，同时也使得本项目的成果得到充分的应用，项目组按照HXMT 科学应用系统有关观测计划制定的基本功能和流程开展了原型建设。

HXMT 科学应用系统原型—观测计划功能的建设首先规划了卫星科学运行有关的多个子系统的工作流程，并完成了总体设计，包括计划子系统、仿真子系统、数据库与信息管理子系统、收发子系统、监测与警报子系统。并利用这些原型系统开展了一系列的工作。

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进展之三—观测计划制定

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观测计划制定流程

观测计划制定流程，包括核心提案、客座提案、定标提案的观测计划制定

接收(HSOC收发子系统)

观测计划制定(计划子系统)

HUSDC

TOO提案写入任务数据库(HSOC数据库子系统)

存储(HSOC数据库子系统)

新观测计划

批准的TOO信息最终观测计划

HSOC 最终观测计划

观测质量报告

HUSDC已批准分级客座

提案

科学委员会核心提案

仪器组定标提案

HMOC

星历文件轨道文件事件文件

仪器组

仪器参数仪器工作模式

模拟计算(模拟子系统)

仿真检验(仿真子系统)

HMOC是

否是

否

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TOO信息

接收(HSOC收发子系统)

技术评估TOO观测(计划、仿真和模拟子系统)

科学委员会首席科学家

观测计划制定(计划子系统)

TOO信息及技术评估

批准的TOO提案

HUSDC

TOO提案写入任务数据库(HSOC数据库子系统)

存储(HSOC数据库子系统)

新观测计划

批准的TOO信息最终观测计划

HSOC

最终观测计划 观

测质量报告

HUSDC首席科学家

…….

HMOC

星历文件轨道文件事件文件

仪器组

仪器参数仪器工作模式

模拟计算(模拟子系统)

仿真检验(仿真子系统) HMOC

是否是

否

与常规观测计划制定流程相比， TOO 计划流程需要快速的反应，需要科学委员会或首席科学家的讨论确认，并由 HSOC 协调计划制定过程

TO

O

提案的观测计划制定流程

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不同的源的可见时间

模拟计算 integral 源表中流量大于 10mCrab 的 107 个 X 射线源的全年可见时间分布图，为选择不同天区的观测时间提供了很好的借鉴 图中颜色的深浅表示可见时间的长度。黑色表示不可见，白色表示最多。有一天最多有 1330 分钟的可见时间。

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Cra

b

的可见时间分布

为检验 HXMT 的在轨观测能力，配合在轨标定，模拟计算 Crab 的全年可见时间分布图 横坐标为时间，以两天为间隔计算。纵坐标为两天时间内 Crab 的可见时间比例。 ABCDE 五个点为全年 Crab 的最佳观测时间段。

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仿真显示程序的优化和调整

考虑卫星的轨道、卫星姿态、可见天区等的影响，对观测计划的可执行情况进行仿真分析、优化和调整

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光电院

数据库与信息管理子系统

（数据库的配置和管理）

计划子系统（观测计划制定）

监测与警报子系统（科学和工程数据监测与显示，并记录警报日志）

仿真子系统（计划仿真和显

示）

载荷数据(fi ts格式)

星历数据轨道数据

载荷数据（fi ts格式）

用户与科学数据中心

提案数据

星历数据轨道数据

星历数据轨道数据

提案数据

未进行仿真的观测计划

警报的日志

仿真反馈数据

通过仿真的观测计划

科学应用系统原型内部联调工作流程示意图

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科学应用系统原型内部联试测试结果

进展之三—观测计划制定

经过系统联试， HXMT 科学应用系统原型关于观测计划制定功能可以利用卫星测控系统提供的有关数据产生观测计划，而且观测计划得到测控系统的认可。

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进展之四 -- 数据处理系统

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根据我们的工作原则，尽量利用目前已经成熟的天体物理数据分析软件，以减少工作量。但这个原则同时对数据、软件的标准化提 出了很高的要求。为了对卫星观测数据进行分析，需要配 套的数据包括卫星工程数据、标定数据，需要对仪器的工作状态进行不断的监测，不仅需要对数据进行标准化处理，而且需要提供和仪器有关的那些数据分析软件。这项工作的具体思路为：根据 HXMT 卫星的观测模式、数据模式，区分不同的数据内 容，遵循国际通行的惯例和HXMT自身独有的数据处理方法的要求，制定出能生成不同格式数据产品需要的、工程上合理可行的数据处理流程。

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数据接收

标准处理* 快视分析**数据质量分析

标定数据处理

数据产品生成

数据质量报告

载荷数据源包

一级数据产品

TOO警报标定数据库 二级数据产品

载荷监测 Data Archi eve

* 指标准参数下的数据分析工作，对于巡天主要包括成像、能谱分析等，对于定点观测主要包括光变、能谱分析等简单科学数据分析** 对定点观测，只对Sl ew数据做快视分析

HX

MT

科学数据处理流程图（数据

流）

数据产品的模板设计

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HX

MT

数据产品Fits

公共字段模

板TELESCOP= 'HXMT ' INSTRUME= 'HESA ' OBS_MODE= 'SURVEY ' 观测模式巡天，小天区或者定点OBS_ID = ' ' 观测编号，有 HSOC编制CREATOR = ' ' 程序名、版本信息等HDPSLEVL= '1S ' 数据级别， 1A 、 1T 、 1SDATE-OBS= '2006-01-01T00:00:00' 本文件中数据起始时间， UTC 时间 DATE-END= '2006-01-01T00:00:00' 本文件中数据结束时间， UTC 时间 OBTSTART= 本文件中数据开始轨道 OBT-END = 本文件中数据结束轨道 TSTART = 本文件中数据起始时间，星上计数器累加秒数 TSTOP = 本文件中数据起始时间，星上计数器累加秒数FILENAME= ' ' FILESIZE= / FILEDATE= '2006-01-02T00:00:00' / 文件产生时间REVISION= 文件版本 CHECKSUM= ' ' / 数据校验和 NAXIS2 = 0 / 数据包个数EXTNAME = 'SCID_HXTA_Binary ' / name of this binary table extensionCREATOR = ' ' 程序名、版本信息、操作人员信息等HDPSLEVL= '1S ' 数据级别， 1T 、 1SDATE-OBS= '2006-01-01T00:00:00' 本文件中数据起始时间， UTC 时间 DATE-END= '2006-01-01T00:00:00' 本文件中数据结束时间， UTC 时间 OBTSTART= 本文件中数据开始轨道 OBT-END = 本文件中数据结束轨道 TSTART = 本文件中数据起始时间，星上计数器累加秒数 TSTOP = 本文件中数据起始时间，星上计数器累加秒数SEQ_NUM = ' ' 数据文件序列号，每一 级别 / 载荷 /类 数据的唯一编号 FILENAME= ' ' FILESIZE= / FILEDATE= '2006-01-02T00:00:00' / 文件产生时间REVISION= 文件版本 CHECKSUM= ' ' / 数据校验和 NAXIS2 = 0 / 数据行数

50

定点观测高能标准事例文件模板

SIMPLE = T / file does conform to FITS standard BITPIX = 8 / number of bits per data pixel NAXIS = 0 / number of data axes EXTEND = T / FITS dataset may contain extensions COMMENT FITS (Flexible Image Transport System) format defined in Astronomy andCOMMENT Astrophysics Supplement Series v44/p363, v44/p371, v73/p359, v73/p365.HDUNAME = 'PRIMARY ' TELESCOP= 'HXMT ' / Telescope INSTRUME= ' ' / Instrument OBS_MODE= 'SURVEY ' / Observation mode DATAMODE= ' ' / Data mode, waiting for more design ORIGIN = ' ' / Source of FITS file CREATOR = ' ' / tool that created this output DATALEVL= ' ' / Data LevelDATE-OBS= '2006-01-01T00:00:00' / Date and time of observation start DATE-END= '2006-01-01T00:00:00' / Date and time of observation stop OBTSTART= 100 / Start Orbit NumberOBT-END = 102 / End Orbit NumberMJDREF = 55197 / MJD zero point for times TSTART = / Observation start time TSTOP = / Observation end time DURATION= / Observation lengthPI_ID = ' ' / PI_NAME = ' ' / OBS_ID = ' ' / Observation id OBJECT =RA_CEN =DEC_CEN =SEQ_NUM = ' ' / Sequence number FILENAME= ' ' FILEDATE= '2006-01-02T00:00:00' / Date and time of file creation FILESIZE= / REVISION= 1 CHECKSUM= 'nB2KpA0JnA0JnA0J' / HDU checksum updated 2001-09-13T14:50:54 END XTENSION= 'BINTABLE' / binary table extension BITPIX = 8 / 8-bit bytes NAXIS = 2 / 2-dimensional binary table NAXIS1 = 25 / width of table in bytes NAXIS2 = 0 / number of rows in table PCOUNT = 0 / size of special data area GCOUNT = 1 / one data group (required keyword) TFIELDS = 6 / number of fields in each row

EXTNAME = 'SCID_HXTA_Binary ' / name of this binary table extension HDUNAME = 'H_EVENTS' / ASCDM block name TTYPE1 = 'Index ' TFORM1 = '1J 'TTYPE2 = 'time ' / Time in format of YY:MM:DDThh:mm:ss us TFORM2 = '7B ' / format of field TTYPE3 = 'time_d ' / Time in format of seconds from referent zero TFORM3 = '1D ' / format of field TUNIT3 = 's ' TTYPE4 = 'Llag ' TFORM4 = '1B ' / format of field TTYPE5 = 'energy ' / Energy channel of events by detector TFORM5 = '1B ' / format of field TTYPE6 = 'pos_x ' / Lontitude in Galaxy coordinates TFORM6 = '1I ' / format of field TTYPE7 = 'pos_y ' / Lontitude in Galaxy coordinates TFORM7 = '1I ' / format of field TTYPE8 = 'pos_z ' / Lontitude in Galaxy coordinates TFORM8 = '1I ' / format of field TTYPE9 = 'target_Ra' / Lontitude in Galaxy coordinates TFORM9 = '1I ' / format of field TTYPE10 = 'target_Dec' / Lontitude in Galaxy coordinates TFORM10 = '1I ' / format of field TTYPE4 = 'pos_lat ' / Latitude in Galaxy coordinates TFORM4 = '1E ' / format of field TTYPE6 = 'detector_rolls' / index of detector TFORM6 = '1I ' / format of field TELESCOP= 'HXMT ' / Telescope INSTRUME= ' ' / Instrument DATE-OBS= '2006-01-01T00:00:00' / Date and time of observation start DATE-END= '2006-01-01T00:00:00' / Date and time of observation stop MJDREF = 55197 / MJD zero point for times TSTART = / Observation start time TSTOP = / Observation end time PI_ID = ' ' / PI_NAME = ' ' / OBS_MODE= 'SURVEY ' / Observation mode DATAMODE= ' ' / Data mode, waiting for more design SEQ_NUM = ' ' / Sequence number FILEDATE= '2006-01-02T00:00:00' / Date and time of file creation REVISION= 1 END

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巡天观测高能标准事例文件模板

SIMPLE = T / file does conform to FITS standard BITPIX = 8 / number of bits per data pixel NAXIS = 0 / number of data axes EXTEND = T / FITS dataset may contain extensions COMMENT FITS (Flexible Image Transport System) format defined in Astronomy andCOMMENT Astrophysics Supplement Series v44/p363, v44/p371, v73/p359, v73/p365.HDUNAME = 'PRIMARY ' ORIGIN = ' ' / Source of FITS file CREATOR = ' ' / tool that created this output CHECKSUM= ' ' / HDU checksum FILEDATE= '2006-01-02T00:00:00' / Date and time of file creation DATE-OBS= '2006-01-01T00:00:00' / Date and time of observation start DATE-END= '2006-01-01T00:00:00' / Date and time of observation stop OBTSTART= / Start orbit number OBT-END = / End orbit number MJDREF = 55197 / MJD zero point for times TSTART = / Observation start time TSTOP = / Observation end time TELESCOP= 'HXMT ' / Telescope INSTRUME= 'HXT ' / Instrument OBS_MODE= 'SURVEY ' / Observation mode OBS_ID = ' ' / Observation id SEQ_NUM = ' ' / Sequence number FILENAME= ' ' FILESIZE= / REVISION= 1 END

XTENSION= 'BINTABLE' / binary table extension BITPIX = 8 / 8-bit bytes NAXIS = 2 / 2-dimensional binary table NAXIS1 = 25 / width of table in bytes NAXIS2 = 0 / number of rows in table PCOUNT = 0 / size of special data area GCOUNT = 1 / one data group (required keyword) TFIELDS = 6 / number of fields in each row EXTNAME = 'EVENTS ' / name of this binary table extension HDUNAME = 'H_EVENTS' / ASCDM block name TTYPE1 = 'time ' / Time in format of YY:MM:DDThh:mm:ss us TFORM1 = '7B ' / format of field TTYPE2 = 'time_d ' / Time in format of seconds from referent zero TFORM2 = '1D ' / format of field TUNIT2 = 's ' TTYPE3 = 'pos_lon ' / Lontitude in Galaxy coordinates TFORM3 = '1I ' / format of field TTYPE4 = 'pos_lat ' / Latitude in Galaxy coordinates TFORM4 = '1I ' / format of field TTYPE5 = 'energy ' / Energy of events by detector 1 TFORM5 = '1B ' / format of field TTYPE6 = 'detector' / index of detector TFORM6 = '1B ' / format of field REVISION= 1 CHECKSUM= 'nB2KpA0JnA0JnA0J' / HDU checksum updated 2001-09-13T14:50:54 DATASUM = '1602329731' / data unit checksum DATE = '2006-01-02T00:00:00' / Date and time of file creation DATE-OBS= '2006-01-01T00:00:00' / Date and time of observation start DATE-END= '2006-01-01T00:00:00' / Date and time of observation stop TSTART = / Observation start time TSTOP = / Observation end time TELESCOP= 'HXMT ' / Telescope INSTRUME= ' ' / Instrument SEQ_NUM = ' ' / Sequence number END

数据处理流程的标准化 考虑卫星观测模式、数据模式、主要观测任务等方面参数的特点，已经初步拟定出以下多种数据处理流程： HXMT 巡天观测高能望远镜事例数据处理流程 HXMT 定点观测高能望远镜事例数据处理流程 HXMT 定点观测高能望远镜积分数据处理流程 HXMT 巡天观测中能望远镜事例数据处理流程 HXMT 定点观测中能望远镜事例数据处理流程 HXMT 定点观测中能望远镜积分数据处理流程 HXMT 巡天观测低能望远镜事例数据处理流程 HXMT 定点观测低能望远镜事例数据处理流程 HXMT 定点观测低能望远镜积分数据处理流程 HXMT 空间环境监测数据处理流程 HXMT 能谱和光变数据处理流程 HXMT 巡天星图数据处理流程 工程和辅助数据处理流程

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数据分割

探测器状态

数据包扫描、校验

数据源包缺失记录

载荷源包中的高能探测器积分数据

秒事例和毫秒事例提取，秒以下时间

换算

按照观测安排以每次曝光为单位进行数据的分割

区分两类事件事例

观测计划

积分能谱提取探测器号标记

标定事例标记

数据筛选

可用数据标记

数据整理

去除非公开数据

Event数据

一级数据产品

数据校验

观测模式、数据模式

探测器工程数据

姿态数据

时间计算

轨道数据姿态数据工程数据

仪器状态数据

定点观测高能积分数据处理流

程

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数据分割

姿态数据

轨道数据

脉冲数据提取

时间信息提取

时间信息提取

数据分割

轨道数据姿态数据

计数率数据

探测器计数率文件

脉冲监测数据

主探测器脉冲宽度数据文件

按照固定时间间隔分割为文件

数据分割

探测器温度、电压

探测器工程数据

计数率数据提取

数据分割 数据分割

时间信息提取

电压、温度数据提取

数据包扫描、校验

数据源包缺失记录

数据包扫描、校验

数据包扫描、校验

工程和辅助数据处理流程

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巡天观测高能事例数据处理流程

数据分割

探测器状态

数据包扫描、校验

数据源包缺失记录

载荷源包中的高能探测器事例数据

秒事例和毫秒事例提取，秒以下时间

换算

按照事例时间以每个轨道号为单位进行数据的分割

区分两类事件事例

观测计划

脉冲幅度提取探测器号标记

标定事例标记

数据整理

Event数据

一级数据产品

数据校验

观测模式、数据模式

姿态数据

事例时间生成卫星坐标计算 探测器指向

轨道数据 姿态数据工程数据

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定点观测高能事例处理流程 数据分割

探测器状态

数据包扫描、校验

数据源包缺失记录

载荷源包中的高能探测器事例数据

秒事例和毫秒事例提取，秒以下时间

换算

按照观测安排以每次曝光为单位进行数据的分割

区分两类事件事例

观测计划

脉冲幅度提取探测器号标记

标定事例标记

数据筛选

好事例标记

数据整理

过滤非公开数据

Event数据

一级数据产品

数据校验

数据模式

探测器工程数据

姿态数据

事例时间生成卫星坐标计算 探测器指向

轨道数据 姿态数据工程数据

——数据处理验证

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用户命令界面

为检验软件工作的有效性，利用模拟数据进行了验证。

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科学模拟数据处理流程

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从一级数据中提取的光变、能谱等数据。左上：光变数据；右上：光变的功率谱；左下：能谱

进展之四 -- 数据处理系统

对 HXMT 科学应用系统原型的数据处理功能进行了验证：1 、产生的文件系统可以写入通用的高能天文数据分析软件，可以进行后续数据分析；

2 、工程数据和科学数据文件设计是合理的，能够提供后续物理分析需要的各种数据；

这些说明，数据处理系统原型的设计是合理的，为后续的工作打下了坚实的基础。

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近期工作 根据欧洲空间天文的经验，组织了几次形式不同但非常有成效的讨论，介绍了低能、高能探测器的工作原理，统一了认识，形成了以探测器测试数据为基础，利用探测器标定过程开展探测器性能研究、探测数据研究、误差研究、本底模拟研究、模拟观测研究，全面检验科学应用系统工作的思路，目前正在形成仪器组、标定组、科学应用等组成的工作核心。

根据了解的高、中、低能探测器工作原理、数据处理流程、标定工作、响应矩阵、空间本底情况，明确了工作流程和技术路线，正在形成具备可操作性的工作计划。（完成时间： 7月底之前）

科学运行部分的功能开发正在按计划进行，预计年底开始单项功能测试。

近期工作 对已开发的观测数据模拟器进行适应性修改，使之能

产生和探测器测试结果相匹配的模拟观测数据（ 9月底之前完成）。

根据探测器性能测试数据，形成探测器的参数化模型（将要开始，预计 9月底前有初步结果）。

开展探测器空间本底研究，形成参数化模型（正在进行，预计年底前完成初步版本）。

在和仪器组配合进行仪器标定的过程中，开发数据产品生成的流程和软件，利用探测器测试数据和模拟数据进行测试（预计年底前开展实质性工作）。

和计算中心协调，开始数据库规划工作。 准备启用数据分析软件开发平台和合作研究平台。

谢谢大家