[发明专利]一种基于光子概率的脉冲星信号降噪方法

说明书

本发明公开一种基于光子概率的脉冲星信号降噪方法，包括如下步骤：获取脉冲星信号的标准轮廓；对探测器历史观测脉冲星信号数据进行历元折叠，得到其轮廓；基于标准轮廓和历史观测轮廓，获得该类别探测器历史观测数据在各相位处的光子概率；对当前观测脉冲星信号数据进行周期估计，并将其相位与相应探测器的标准轮廓相位进行对应，结合相应探测器历史观测的光子概率，确定当前观测脉冲星信号数据在各相位处的光子概率；基于光子概率，进行噪声筛除；利用筛除噪声信号后剩余的光子数据，进行脉冲星导航或光子信号关联分析。本发明能够实时准确地对脉冲星信号进行降噪处理，且能够利用降噪后的脉冲星信号进行脉冲星导航或光子信号关联分析。

技术领域

本发明涉及脉冲星信号处理技术领域，特别是涉及一种基于光子概率的脉冲星信号降噪方法。

背景技术

X射线脉冲星是一种高速自旋、具有高稳定周期并辐射X射线的中子星。其具有稳定周期的特点使得X射线脉冲星在天文自主导航领域具有极大的研究价值。由于脉冲星距离遥远，在地球附近可以接收到的信号十分微弱，所接收到的信号为单个光子，即探测器记录信号为一系列X射线光子到达时间，加上宇宙背景噪声和探测器自身噪声的影响，X射线脉冲星信噪比很低。若利用脉冲星信号进行导航，或是对脉冲星信号进行强度关联分析以测量脉冲星角位置，需要对脉冲星信号进行降噪处理。

中国人民解放军国防科学技术大学王奕迪等人提出了一种基于历元折合的动态脉冲星信号的处理方法，考虑了航天器运动对光子到达时间的影响，提高了脉冲星导航的精度，但在获得脉冲星信号轮廓时，采用历元折叠的方式，没有对信号进行降噪处理，导致欲得到脉冲星轮廓需要更长的观测时间。

西安电子科技大学袁晓光等人提出了一种基于决策信息融合的X射线脉冲星微弱信号检测方法，将探测器针对光子的探测抽象为一个探测时间内光子是否到达的二值化问题，利用多个传感器进行决策信息融合从而降低噪声的影响。但在该方法中，存在将相位间隔的中间时刻作为光子到达时间的操作，不可避免的带来了误差。这种误差对于脉冲星信号进行强度关联分析会产生较大的影响，极易导致本应是关联光子的光子信号失去关联性；另外，该方法也未给出确定其所提的观测间隔时间段的具体方法。

朱晓明,廖福成,唐远炎提出了一种基于小波分析的脉冲星信号消噪处理方法，将小波分析应用于脉冲星信号降噪，以提高脉冲轮廓的平滑度，但是，如何选择小波函数以及如何进行阈值处理等问题，都尚未得到很好的解决。

Tan L,Wang W.提出了一种用于弱信号的改进的散斑滤波方法，将经验模态分解应用于脉冲星信号降噪，与小波变换方法相比，更好地去除了脉冲轮廓中的噪声，保留了细节。但这种方法同样需要先得到折叠轮廓，而且未利用脉冲星标准轮廓等先验信息；更重要的是，由于这种方法同样是对脉冲轮廓进行处理，因此不能应用于光子信号关联分析。

因此，目前亟需一种能够实时准确地对脉冲星信号进行降噪的方法，从而能够利用降噪后的脉冲星信号进行脉冲星导航或光子信号关联分析。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于光子概率的脉冲星信号降噪方法，以解决现有技术存在的问题，能够实时准确地对脉冲星信号进行降噪处理。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种基于光子概率的脉冲星信号降噪方法，包括如下步骤：

获取脉冲星信号的标准轮廓；

对探测器历史观测脉冲星信号数据进行历元折叠，得到该探测器历史观测脉冲星信号的轮廓；

对于相同类别的探测器，基于脉冲星信号的标准轮廓和历史观测脉冲星信号的轮廓，获得该类别探测器历史观测脉冲星信号在各相位处的光子概率；

对当前观测脉冲星信号数据进行周期估计，基于周期估计结果，将当前观测脉冲星信号的相位与相应探测器的标准轮廓相位进行对应，结合相应探测器历史观测数据在各相位处对应的光子概率，确定当前观测脉冲星信号数据在各相位处的光子概率；