First-stage LISA Data Processing and Gravitational Wave Data Analysis: Ultraprecise Inter-satellite Laser Ranging, Clock Synchronization and Novel Gravitational Wave Data Analysis Algorithms

ویرایش: 1 
نویسندگان: Yan Wang (auth.)  
سری: Springer Theses 
ISBN (شابک) : 9783319263885, 9783319263892 
ناشر: Springer International Publishing 
سال نشر: 2016 
تعداد صفحات: 252 
زبان: English 
فرمت فایل : PDF (درصورت درخواست کاربر به PDF، EPUB یا AZW3 تبدیل می شود) 
حجم فایل: 10 مگابایت 

قیمت کتاب (تومان) : 34,000



این پایان نامه مجموعه متنوعی از موضوعات مرتبط با آشکارسازهای امواج گرانشی مبتنی بر فضا مانند آنتن فضایی تداخل سنج لیزری (LISA) را پوشش می دهد. هسته اصلی این پایان نامه به پیش پردازش داده های پیوند تداخل سنجی برای یک صورت فلکی LISA، به طور خاص توسعه فیلترهای بهینه کالمن برای کاهش نویز طول بازو به دلیل نویز ساعت اختصاص دارد. رویکرد استفاده از فیلترهای کالمن با پیچیدگی فزاینده برای تخمین بهینه مقادیر مربوطه مانند طول بازوی صورت فلکی، رانش نسبی ساعت و فرکانس‌های داپلر بر اساس داده‌های اندازه‌گیری موجود است. بسته به پیچیدگی فیلتر و داده‌های شبیه‌سازی‌شده، این تخمین‌های فیلتر کالمن می‌توانند تا چند مرتبه بهبود نسبت به برآوردگرهای ساده‌تر ارائه دهند. در حالی که مفهوم اساسی اندازه گیری LISA (تداخل سنجی تاخیر زمانی) مدتی پیش مورد بررسی قرار گرفت، این کار سطحی از دقت را برای پردازش محصولات داده در سطح صورت فلکی به ارمغان می آورد.

< p> پایان نامه با برخی از موضوعات مرتبط با eLISA مانند کلاس جدیدی از شکل موج های پدیدارشناختی برای منابع الهامی با نسبت جرم شدید (EMRI ها، یکی از منابع اصلی eLISA)، یک آشکارساز GW مبتنی بر فضای هشت وجهی که نیازی به آن ندارد، به پایان می رسد. توده‌های آزمایشی بدون کشیدن، و برخی الگوریتم‌های جستجوی الگوی کارآمد برای موارد سیگنال‌های SNR نسبتاً بالا.

This thesis covers a diverse set of topics related to space-based gravitational wave detectors such as the Laser Interferometer Space Antenna (LISA). The core of the thesis is devoted to the preprocessing of the interferometric link data for a LISA constellation, specifically developing optimal Kalman filters to reduce arm length noise due to clock noise. The approach is to apply Kalman filters of increasing complexity to make optimal estimates of relevant quantities such as constellation arm length, relative clock drift, and Doppler frequencies based on the available measurement data. Depending on the complexity of the filter and the simulated data, these Kalman filter estimates can provide up to a few orders of magnitude improvement over simpler estimators. While the basic concept of the LISA measurement (Time Delay Interferometry) was worked out some time ago, this work brings a level of rigor to the processing of the constellation-level data products.

The thesis concludes with some topics related to the eLISA such as a new class of phenomenological waveforms for extreme mass-ratio inspiral sources (EMRIs, one of the main source for eLISA), an octahedral space-based GW detector that does not require drag-free test masses, and some efficient template-search algorithms for the case of relatively high SNR signals.

Front Matter....Pages i-xxx
Introduction....Pages 1-32
LISA Data Processing Chain....Pages 33-39
Applying the Kalman Filter to a Simple Case....Pages 41-47
The Inter-spacecraft Measurements....Pages 49-56
Design a Hybrid Extended Kalman Filter for the Entire LISA Constellation....Pages 57-74
Alternative Kalman Filter Models....Pages 75-81
Broken Laser Links and Robustness....Pages 83-97
Optimal Filtering for LISA with Effective System Models....Pages 99-110
Clock Noise and Disordered Measurements....Pages 111-138
Octahedron Configuration for a Displacement Noise-Canceling Gravitational Wave Detector in Space....Pages 139-174
EMRI Data Analysis with a Phenomenological Waveform....Pages 175-204
Fast Detection and Automatic Parameter Estimation of a Gravitational Wave Signal with a Novel Method....Pages 205-215
Likelihood Transform: Making Optimization and Parameter Estimation Easier....Pages 217-226
Back Matter....Pages 227-228