照明的不稳定性会引起视向速度测量误差,从而严重限制仪器精度的提高。光纤扰模是提高仪器照明稳定性的有效途径之一。为了给现有高精度色散光谱仪升级及新型高精度视向速度仪器设计提供可靠的实验参考,对单根圆形光纤、单根八边形光纤、圆形-八边形-圆形光纤串接系统、双圆形光纤扰模系统、圆形-八边形混合双光纤扰模系统和双八边形光纤扰模系统的近场和远场扰模性能进行详细的实验研究。实验结果显示:单根八边形光纤较单根圆形光纤具有更好的近场扰模性能,双光纤扰模技术可以有效改善近场和远场扰模性能,双八边形光纤扰模系统能同时具有良好的近场和远场扰模性能。实验研究了球透镜和双透镜两种双光纤扰模系统,球透镜系统通光效率约为55%,双透镜系统通光效率约为80%。

在高精度视向速度测量系统中,圆形光纤逐渐被多边形光纤替代,结合多边形光纤、透镜和圆形光纤的扰模方案也被陆续提出。通过光线追迹的方法,对圆形、八边形截面的两种光纤以及基于这两种光纤的双光纤扰模器的扰模性能进行了模拟分析。模拟结果表明:虽然圆形光纤有较好的远、近场角向扰模,但是径向扰模效果不佳;八边形光纤的近场径向和角向扰模性能均较优,但远场扰模与圆形光纤没有明显差异;双光纤扰模器能有效提高光纤扰模性能,而使用了八边形光纤的双光纤扰模器的远、近场扰模性能均较优。

中国SONG项目(Stellar Observations Network Group)是中国天文界参与的一个国际合作的天文学研究计划。 其核心是利用高分辩光谱仪获取恒星的时序光谱。 光谱仪的分辨率根据科学目标的要求, 用不同的狭缝宽度实现R=60 000～120 000。 利用碘蒸汽发射线定标的方法, 实现高达1 m·s-1的视向速度测量精度, 以此测量恒星表面由于恒星震动产生的多普勒运动, 并实现项目的科学目标。 SONG光谱仪是项目的核心设备, 将介绍光谱仪的性能和天体物理应用的参数, 并给出实际测量结果。 作为一个测量恒星表面多普勒运动时序数据的仪器, 整个系统的长期稳定性是项目取得成功的关键, 在此也将展示仪器稳定性方面的工作。

针对雷达网在鉴别距离多假目标干扰过程中, 鉴别效果随距离多假目标密集程度增大而变差的问题, 提出了一种基于目标径向速度估计的距离多假目标干扰鉴别方法。首先, 选定基准雷达并进行量测分组预处理, 将其他组网雷达目标量测转换至基准雷达局部坐标系下进行基于位置信息的量测关联, 以初步排除不相关的虚假量测与杂波, 同时减小计算量; 然后, 基于坐标转换后量测的位置信息估计出目标径向速度, 与基准雷达径向速度量测进行检验, 以实现虚假目标的鉴别。仿真结果表明, 此方法在距离多假目标密集程度较大的情况下具有较高的正确鉴别率, 且能够对目标进行稳定跟踪。

M矮星是银河系中最普遍的恒星, 它们的运动状况能提供银河系演化的线索, 视向速度(RV)是反映M矮星运动状况的重要参数之一。 我国的大科学工程LAMOST巡天项目已经获得了数十万M型星光谱, 测量这些恒星的视向速度需要自动、 高效的程序。 计算M矮星视向速度的一般方法是将观测光谱与模板光谱进行交叉相关得出。 然而在实际处理过程中, 由于本质上的不同或者噪声的影响, 一些观测光谱和模板光谱错误匹配, 从而使得这些光谱的视向速度测量产生偏差。 为了减少噪声等因素的影响, 对于信噪比较高、 但局部有较强噪声的光谱, 采用统计与经验特征相结合的方法选取光谱中的有效特征段、 避开噪声污染的波段计算M型星的视向速度。 利用该方法对LAMOST DR3 M型星星表中的部分实测光谱测量了视向速度, 将之与APOGEE星表中的对应视向速度进行了对比。 结果表明该方法有效地减少了局部噪声对视向速度的影响, 提高了视向速度测量的准确率。

天文探测中，要求类地行星探测中视向速度的测量精度达到10 cm/s。圆形光纤扰模引起的谱线漂移成为影响视向速度测量精度的一个主要因素。提出了圆形结合多边形光纤的分段式光纤传输系统,以改善圆形光纤的扰模特性。利用搭建的测试光纤远近场光斑质量的光学系统，评价光纤出射场的光斑质量；分别研究了圆形光纤、圆形结合正方形光纤、圆形结合八边形光纤的分段式光纤传输系统在不同耦合条件下的远近场分布；分析了系统的扰模增益及能量变化。结果表明，圆形结合多边形光纤的分段式光纤传输系统提高了系统的扰模特性和稳定性。当多边形光纤芯径小于圆形光纤时，较大的入射偏移量引起耦合能量损失；当多边形光纤芯径大于圆形光纤芯径时，能量守恒。圆形结合八边形光纤传输系统的近场质心偏移较小，扰模系数较高，可有效减小耦合误差引起的谱线漂移，从而提高视向速度的测量精度。