SoftwareX 14 （ 2021 ）100678Original 软件Publication 出版CoherentWaveBurst 的，A Pipeline为unmodeled 模型重力 波Gravitational-Wave Data 分析Marco 德拉戈A，B饰 Sergey Klimenko C饰 Claudia Lazzaro D饰 Edoardo Milotti E，Guenakh Mitselmakher （ 英 语 ： Guenakh Mitselmakher ）C英文 名 Valentin Necula C布伦丹 · 奥布莱恩C作者 ： Giovanni Andrea Prodi F，G弗朗西斯科 · 萨莱 米h，∗（ Marek Szczepanczyk ）C作者 ： Shubhanshu Tiwari i Vaibhav Tiwari 法国J，Gayathri V 的C加布里埃尔 Vedovato 。K作者 ： Igor Yakushin lA伟大石science 科学研究 所 ，Via F . crispi 7, I - 67100 ，Aquila 的 ，ItalyB INFN ， Gran Sasso 国家 实验 室 ， I - 67100 Assergi ，ItalyC大学 University of佛罗里达 州 ，Gainesville ，fl 32611, USA 美国DUniversities 大学di帕多瓦 ，Department di物理E天文 学 ，I - 35131帕多瓦 ，ItalyEDepartment di物理 ，Universities 大学di的 Trieste And Infn 的科di的 里雅斯特 ，Via Valerio ，2, I - 34127的 Trieste ，ItalyFUniversities 大学di特伦 托 ，Department di数学 ，I - 38123鸡 ，特伦 托 ，ItalyG INFN ， TIFF ， I - 38123 波沃 ， 特伦 托 ， 意大利ItalyhUniversities 大学di特伦 托 ，Department di物理 ，I - 38123鸡 ，特伦 托 ，Italyi苏黎世 大学 ， 苏黎世 ， Winterthurerstrasse 190 ， 8057 Zurich ，瑞士JCardiff 卡 迪夫大学 ，Cardiff 卡 迪夫CF 24 3a ，UNITED 联合王国 KingdomK INFN ，科di帕多瓦 ，I - 35131帕多瓦 ，Italyl利文斯顿 天文 台 LIGO Livingston Observatory ， 利文斯顿 ， LA 70754 ，USA 美国A r t i C l Ei n F oArticle 文章历史 ：4 月 1 日 签到2020在 修订 后 收到 的 形式 5 十一 月 2020Accepted 9 February2021Keywords ：重力 论Waves 信号 处理WaveletsA B St rA C tWaveBurst系列cWB是一个高配置管道设计用于检测GW探测器全球网络数据中的波引力波（GW）瞬态的 分 布 。 The algorithmic core of cWB is a time frequency analysis with the Wilson—Daubechies—Meyer wavelets aimed at the identification of GW events without prior knowledge of the signalwaveform. cWB的算法核心是Wilson—Daubechies—Meyer在没有事先了解信号形式的情况下进行的时间频率分析。自2003年以来，cWB一直在积极发展，并且已经使用了所有由LIGO—Virgo探测器收集的科学数据分析。On September 14，2015，the low—latency search detected the first gravitational—wave event，GW 150914，a mergers of two black holes.搜索低延迟检测到第一波事件GW 150914，两个黑洞的合并者。在 2019 中 ， a Public Open Source Versionof CWB has饰 Been重新 加载同GPL v3许可 证 。©2021 The作者 | 出版by Elsevier 的B . V 。 this is年open 开放Access 的article 文章Under 下面The cc BYlicense 许可）http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）.codeMetadataCurrent代码Version 版本cWB - 6.0permanent 永久LINK TO Code/Repository 文件used为这个代码Version 版本https://github.com/ElsevierSoftwareX/SOFTX_2020_160Code Ocean 计算 器Capsule 胶囊Legal 法律code license 许可 证GNU 通用 公共 许可 证V3.0 的Code 版本System usedgit软件代码语文 ，工具 ，And服务usedC + + ， Python ， Shell ，HTML .Compilation Requirements ， Operating Environment 编辑&依赖 性C + + compiler支持C + +11（ tested同gcc 8 And ICC（ 十九 ） 、python 2.7,CERNROOT 6,嘿 ， Healpix ，CFITSIO ，al ，梁 晓 莹1.0.1,梁 文 道 - gracedb 2.5.0.If available 链接 to开发 者Documentation/手册https://gwburst.gitlab.io/documentation/latest/html/overview.htmlEmail 支持为Questions 问题https://gitlab.com/gwburst/public/library/issues∗ Corresponding作者 |E—mail Address：法朗 . 萨 拉米unitn.it（ 弗朗西斯 ）Salemi ） 。https://doi.org/10.1016/j.softx.2021.1006782352-7110/© 2021 年 作者 B2017 年 7 月 17 日 读 过 这 本 书 吗 ？ -http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）.Contents lists available 在scienceDirectSoftware软件日记homepage ：www.elsevier.com/locate/softxMarcoDragon ，谢尔盖Klimenko ，克劳迪娅拉撒 路et Al 。SoftwareX 14 （ 2021 ）1006782软件MetadataCurrent软件Version 版本cWB - 6.0Permanent link to executables of this version（ docker container ） （ 永久 链接 到 这个 版本 的 执行 文件 ）repository ）https://gitlab.com/gwburst/public/cwb_docker/container_registryLegal 法律软件license 许可 证GNU 通用 公共 许可 证V3.0 的Computing 计算机平台/操作系统Linux ，OS X ，Microsoft Windows ，等等 。安装 要求&依赖 性Docker 的If available ， link to user manual - if formallypublished include a reference to the publicationin the reference （ 如果 可用 ， 链接 到 用户 手册 ， 如果 正式 发布 包含 一 个 引用 到 引用 中 的广告 ）listhttps://gwburst.gitlab.io/documentation/latest/html/overview.htmlEmail 支持为Questions 问题https://gitlab.com/gwburst/public/library/issues1. 动机 和意义The first direct detection of gravitational waves was accomm- plished by the LIGO-Virgo Collaboration （ 2015 年 ， 首次 预测 后 几乎 是 一 个 世纪 ） by Albert Einstein [ 10 ] 1]. OnSeptember 14 ， 2015 ， at 09 ： 50 ： 45 UTC ， the low-latency instance of （英 语：Low-latency instance of ）WaveBurst 系列（ BNB ） [2 - 7一 个 unmodeled search pipelineforthepromptdetectionofgenericgravitational-waves（ GWs ） ， 标识 并 重构 了 一 个 chirping signal （ see also ）的 方法Fig. 2）in the data from the first observing run of theadvanced LIGO detectors located in Hanford （ WA ） andLivingston （ 在 数据 中 第 一 次 观察 运行 先进 的 LIGO 探测器 定位 于 汉福德 （ WA ） 和 利文斯顿 ）（ la ）1在 这 三 分钟内 完成 了 一 次 数据 采集 （ Data Acquisition 8]. LIGO-VirgoCollaboration Established that the Signal （ later named GW150914 ） 具有 一致 性 的 信号 的 后续 分析A Binary黑色孔（ BBH ） this历史探测WAS对 先进 GW 探测 器 的 极端 敏感 性进行 了 总结 和The sophisticated 的信号 处理 Signal Processing方法 论used TO这 两 个 系统 分别 是 ： from noise and all theremaining systematics ， such as those implemented withincWB 。该cWB 管道是设计来检测一个宽类的引力波信号和recon—struct它们与源模型上的最小假设相关联。它also extractsadditional properties such as bandwidth ， duration ， skylocation，and polarization state.（附加属性为带宽，duration，sky location ， sky location ， 以 及 polarization 状 态 。 cWBsearches for GWs both in low-latency mode （ with a latency offew minutes ） 加入 我们 的 行列 。offline 的 。 The LowLatency 低 延迟重构sky租借[9，10]可以 与 合作 伙伴 共同 分担观察 [ 详细 ] 11 which search for concordent electromagneticcounterparts （英 语：which search for concordentelectromagnetic counterparts ） （ Which search for concordentelectromagnetic counterparts ）一 个 exam - pleof年offline 的分析 、CWB has饰 Been used为Targeted（ 英文 ） Searches forcore-collapse supernovae （ CCSNe ）12 - 16其中 一 个 最为 预期 的 GW 源 ， 以及 GW 探测 器 的 一 个 高 优先 级 任务 。cWB是 安全 检测 的Compact Binary Coalescences 公司（ CBC ） ：CBC 源 形式 （ 摘 自 Neutron Stars （ NS ） 和 Black Holes（ BH ） 的 组合 ， Are among the most efficient emitters ofgravitational waves ， and when observed in conjunction withelectromagnetic or neutino signals important astrophysicalinsage ）17 - 21].该cWB algorithms是robust with respect to avariety of CBC features including higher multipoles ， Highmass ratios，misaligned spins，偏心轨道和可能的偏差fromgeneral relativity，that may created mismatches between signalwaveforms and sim—ulated CBC templates. （ CBC 模 板 ） 最近 ， cWB 在 对 GW 190814 的 高 多 极 鉴别 中 加入 了 一 个 重要 角色 机器 人 ， An event associated with the coalescence of abinary system with the most unequal mass ratio yet measuredwith gravitational waves （ 一 个 与 二元 系统 的 coalescence 相关 的 事件 ） 。22在 GW 190521 的 探测 中 ， 最 大 的 质量 和 最远 的 黑洞 合并 了 yet observed引力 波 ： 中间 质量 黑洞 双星 的第 一 次 直接 探测[23].1 TheAdvanced 先进处女 座干涉 仪in房屋 ，Italy Joined 加入The GW 的lateron ， 在2017.MarcoDragon ，谢尔盖Klimenko ，克劳迪娅拉撒 路et Al 。SoftwareX 14 （ 2021 ）10067832. 软件DescriptionThe goal of cWB is to identify Coherent GW transients on（cWB的目标是确定一致的GW过渡）a network of GWdetectors with minimal assumptions on Mr.—morphology.（一个关于GW探测器和最低假设的神经病网络）上一篇：AsShown In Fig. 1数据 流 Data Streams From所有 检测 器 都 有条件 与 回归 算法 [24 which identifies and removes persistentlines and noise arti （ 不断 的 循环 和 噪音 ）next ，历are皈依TO The时间 频率（ TF ）Domain with the Wilson-Daubechies- Meyer （ WDM ） 小波 transform ， which has very goodlocalization properties ，both in time and frequency .（ Wavelet transform ， which has very good localizationproperties ， both in time and frequency . ） （ 因为 本地 化 性能 非常 好 ， 有时 候 和 频率 的 机器 人 ） 。25].当能量变大时，数据将会变白，而这些像素将会被保留下来，以进行更深入的 分 析 。 Fig.3 ） . 选 择 的 TF pixels from all detectors arecombined in a constrained likelihood function that depends onthe source sky position and takes to account the corresponding天线 patterns of the interferometers and time delays betweeninterferometer pairs ： after maximizing the con - strained（ 干涉 者 之间 的 时间 序列 ）Likelihood ，A候选 人Event 事件 is identified when 什 么 A Specific measure of signalCoherence ， calculated on the ensemble of the selected TFpixels ， exceeds a predetermined threshold 信号 一致 性 的 特定 测量 ， 计算 在 选择 的 TF 像素 整体 上 ， 超出 预先 确定 的阈值[5，26，27].2.1. 软件ArchitectsThe core computational tasks are all performed by a spe -cialized C + + library ， 美 国 Wavelet 分 析 工 具 （ WAT ）library ，and are embedded within the CERN ROOT dataanalysis frame （ 在 CERN ROOT 数据 分析 框架 下 工作 ）28，29].ROOT classes are also used as building blocks for dataprocessing （ 例 如 ， I/O ） 数 据 分 析 （ 例 如 ， post—productionstatistical analysis）和视觉化。ROOT 衍生 的 类 和 CWB 类 可以通过 CLING 访问 ， ROOT Just-in - Time interpreter 30] ， 并 可以 使用 一 个 C + + 交互 shell 或 within ROOT C + + macros 。Python scripts are used for the most crucial tasks of cWB low-latency analysis ， such as ， for example ， the trigger uploadingto GraceDB （ Gravitational-wave Candidate Event Database ）使用 [ . ] 31 Which is a web service that provides （ 因为 提供 了一 个 网络 服务 ）Early-Warning 警告资讯about 关于候选 人事件 。CWBis built同The Frame 框架Library 图书馆[32] TO Access的历法国 （ The标准formal 格式为LIGO-处女Data ）And通常情况 下同关于 - Port为skymap grids Via饰 Halpix [33]，为TheAstronomical数据 格式 ： FITS [34英文 名称 ： And for GWWaveforms Through the LALsuite Library [35].为了 快速 适应 新 的 需求 ， Arise成长 Growing理论And试验理解of GWs ， cWB 是 由 一 组 大 的 用户 选择 选项 和 由 可能 性 为 用户 执行 自 定义 插件 which 补充CAN BE呼ATDifferent阶段of The管道 。2.2. 软件功能 性用户 可以 通过 设置 参数 值 在 两 个 不同 的 配置 文件 ， 一个 用于 生产 阶段 ， 另 一 个 用于 后期 生产 阶段 ， asindicated in the functional diagram Fig.1. The Production 的configurationMarcoDragon ，谢尔盖Klimenko ，克劳迪娅拉撒 路et Al 。SoftwareX 14 （ 2021 ）1006784Fig. 1。cWB管缐功能图。white boxes show the processing steps，gray boxes show the external input白色盒子展示处理步骤，gray boxes显示外部输入During PRE—PRODUCTION the pipeline initializes by reading the production configuration file which specifies the parameters that steer production.（原始生产流水线开始阅读生产配置文件，因为它指定了引导生产的参数。英文片名It Also Reads The Frame档案作者：Which Contain Strain and另一个日期，and votel文件which mark those timeincluded that must be excluded from analysis因为低数据质量，所以必须排除时间间隔。User plugins that contain user—defined使用者定义code to carry outtargeted analyses are also loaded in this stage . 在 这个 阶段 ， 代码 被 标记 分析 仍然 是 also loaded 。第一个在"during production，the pipeline searches for triggers，and when one is found it reconstructs"的论坛里发言重力 场 The Gravitational Waveform在后生产阶段，事件是根据初始化文件和否决文件中的具体条件选择的，ThePipeline饰 Outputs A报告in The形式of A试试 看 。格式化WEB页 。Fig. 2。cWB对于GW 150914的waveform reconstruction as a color—coded TF map of the signal likelihood（left panel）and a parison in the frequency domain（right）（作为一个彩色编码的TF map of the signal likelihood（left panel）和一个频率域的比较）panel ）between A random Afteror 之后sample为GW 150914（ Black ）AndThe通讯 员CWB重建（ Red ）文件 选择 干扰 器 （ up to 8 detectors from a list of existing ，possible future or custom interrometers ） 以及 被 列入 分析 的时间 段 、 参数 的 规 管 信号 条件 等等 。36]. The productionconfiguration file may also specify user—defined plugins （即C++ code that can be called by cWB）7.分析的不同阶段。使用插件 ， 用户 可以 自 定义 分析 ， 而 不会 直接 修改 cWB 源 代码[37]. The后 生产configuration file 档案规格further selections tobe applied to web reports . 现在 可以 选择 是否 适用 于 Webreports 。 The complete description - tion of post-productionparameter is also available in the online documentation 完整 的描述 - 后期 制作 参数 在 网上 几乎 是 可用 的[38].最 后 ， cWB evaluates the accidual noise background byrepeating each search several thousands of time on 。 Time-shifted data ， and it injects specific waveforms in backgrounddata to estimate the statistical fluutuations of the reconstructionprocess . （ 时间 推移 数据 ， 以及 它 所 指示 的 特定 背景 数据浪费 ， 以 预测 重建 过程 的 统计 流量 。for each reconstructedevent ， cWB estimates a large set of pa - rameters 对于 每个 被重建 的 事件 ， cWB estimates a large set of pa - rametersAnd测试统计 学And CAN Optionally生产A Coherent Event Display 显示CED ， the summary web page for the event ， 事件 摘要 网页 。 It consists of a number of section ， with each sectionshowing （ 包含 部分 内容 ）重建 计划 的 不同 方面 plots ondifferent aspects of the reconstruction [39].所有在所有，cWB是有效的在携带出其责任。对于ex—ample，ajob that estimates the equivalent of 1 year of background noise for aBBH search on a two—detector network and runs on a single—coremodern cpu takes approximately 6 h. 对 于 前 — 示 例 ， a job thatestimates the 1 year of background noise for a BBH search on a twodetector network and runs on a single—core modern cpu takesapproximately 6 h. Parallelsis easy to achieve by splitting data intoshorter time segments and by assigning them to distinate jobs thatreplicate the .山姆MarcoDragon ，谢尔盖Klimenko ，克劳迪娅拉撒 路et Al 。SoftwareX 14 （ 2021 ）1006785分析。一 个 大型 的 分析 就 像 一 个 背景 分析 ， 从 过去 几 年的 时间 长度 的 数据 可以 在 加州 理工 学院 LIGO HPC 集群 上的 一 段 时间 内 完成 。40 Where it can be run concurrentlyover thousands of cores . （ 在 合唱 的 地方 ， 它 可以 运行 。曲名 ： As Far as Memoryallocation is concerned ，The标准CWB Setup requires about 1.5GB/ 核 心 A three-detectornetwork brings about only a moderate increase in memoryallocation ， while runtime becomes approximately three timesas large with respect to the two detector （ 仅 限于 内存 配置 中的 适度 增量 ）网络 ，因为of The increased Complexity 的of的分析 。3. Illustrative 说明ExamplesThe easiest way to test cWB functionalities is to install it asan image in a virtual environment ： cWB images are availableboth for virtualbox . （ 在 虚拟 环境 中 安装 图像 ： cWB 图像是 可用 的 虚拟 机器 人 ）41（ Docker ） [42].课程 名称 ： FullInstructions on How to GetThe最 新CWB图片And run 运行CWB are黄 磊in The CWB用户 手册 FAQs [7]3.1. TheGW 150914 example ：CWB Waveform重建使用 命令 行 Using the Command cwb _ gwosc 的[43本文转载 自 WWE GW 150914 ， 首次 检测 到 GW 的 完整 分析事件 。 The命令loads GW 的历available 可用From The OpenWave Science Center （ GWOSC ） 波 科学 中心44所在 乐队 ：Which in Cludes The original 的Raw历 ，The power 力量透视图Densities（ PSD ） ， and The参数 估计（ PE ）Afterators之后samples为all GW 探测 器MarcoDragon ，谢尔盖Klimenko ，克劳迪娅拉撒 路et Al 。SoftwareX 14 （ 2021 ）1006786≈≈+cwb_inet2G config/user _ parameters 用户 参数设置· cstrain 1- -toolWDM- - IFO H1白 型（ White type ） - drawtruecwb_inet2G config/user _ parameters 用户 参数 设置SUPERCLUSTER1工具 - tool分散- - IFO H1- type超级 集群― ― drawtrue- - Mode 2'Fig. 3. Scalograms of Hanford历Around 周围GW 150914 ：upper 的Row ，TF Maps Showing 介绍all date ; lower 的Row ，TF Maps Showing 介绍only pixelsRetained 的为Likelihood分析 。The哥伦布通讯 员TO Different TF Resolutions ：left Column ，1/32 S × 16 Hz ; middle 中间Column ：1/16 S × 8 Hz ; rightColumn ，1/8 S × 4 Hz 。The命令line TO Execute 执行为The GW 150914 Event 事件iscwb _ gwosc 的GW = GW 150914 allwhich downloads GW data from GWOSC ，sets up aworking directory with all default settings ， runs the （ 下载GW 数据 ， 运行 一 个 工作 目录 ， 默认 设置 ）分析2并 最终 制作 CED3[45]. Fig.2（ left ） shows the multi-resolution TF mapfor the cWB reconstruction of （ 显示 更多 内容 ）GW 150914 。3.1.1. cWB 重构 仿真历The posteror samples made available at GWOSC can be in—jected into simulated noise and reconstructed by cWB in or之后的GWOSC可用的样品可以在模拟噪音中使用，或者通过cWB进行重建该研究旨在评估GW 150914重建过程的可变性。Thecwb_gwosc的command is used to perform this analysis：cwb _ gwosc GW = GW 150914 SIM = true all本指令降低噪声功率谱密度（PSD）以及GW 150914的一组后续样品。接下来，PSD是used to simulate a colored gaussianstationary noise and a random sample waveform is added to thedate。最终，cWB运行在previous example中并报告CED的结果。Fig. 2（ right ） shows a comparison between injected andreconstructed waveforms in the frequency （ 在 频繁 的 情况下 ， 将 一 个 比较 对象 显示 出来 ）domain |3.1.2. CWBWDM transform on GW 的历And TF Pixel 像素SelectionCWB 分析 的 中介 步骤 可以 被 可视化The cwb_inet2G命令同 Plenty 先 生 of 选 项 [46].This is demonstrated for the pixelselection step of the example of the section . （ 这 是 演示 部分中 的 像素 选择 步骤 ）3.1 曲名 ： Running the Followingcommands ：2 执行时间is2 min on A贸易Intel 的i7 CPU laptop 的）10%on Docker ） ，Excuding 的The初始 化GW 的历download 下载 。3 TheCED CAN BE visualized 视觉直接by Replacin
