FRB探测中的干扰信号消除

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快速射电暴作为一种伴有巨大能量释放的天体物理爆发现象,是天体物理学中的重要研究方向。从第一例快速射电暴被发现后,现如今许多国内外射电天文望远镜在频率为400MHz-800GHz的范围内,都有观测到快速射电暴。该爆发现象持续时标极短,一般为毫秒量级。在早期观测中,因为其具有极高的色散量,色散量超出银河系内色散量的10-20倍,因此被猜测来自河外星系。随着天文射电望远镜的发展取得了长足的进步,射电望远镜的各项性能得到了极大提升,对快速射电暴的相关研究也取得了一些进展,截至2020年7月,共有118例快速射电暴被探测到,于此同时,无线电业务领域也在不断扩大,使得天文射电望远镜不可避免被非天文污染,导致观测数据质量降低,以及受限于观测设备的存储空间和快速射电暴偶发、无周期性,因此对快速射电暴探测中的干扰信号进行消除可以增加样本数量,同时可以获得更多的详细信息便于进行更多相关研究。本文根据快速射电暴所具有的特性,基于南山26m射电望远镜,分析了不同的干扰消除策略后,提出了两种干扰消除方法。首先提出了一种基于自适应滤波的干扰消除方法,通过增设一架低增益的参考天线,可实现复杂噪声环境中天文信号的提取。该方法借助自适应横向滤波器,采用最小均方误差算法,以系统误差和收敛性为评判标准,同时可以改变步长与阶数对滤波效果进行优化。仿真结果显示该滤波器能在保证算法收敛的前提下有效提取信号。为了检验该算法的有效性,本文选取了南山26m射电望远镜和Parkes64m射电望远镜记录的观测数据,采用设计的滤波器分别对不同的实测数据进行测试,验证了该滤波器的有效性。理论分析与实验结果一致表明该方法能有效消除天文观测中的干扰信号,具有一定的实用性。其次,实现了曲线拟合信号平滑的方法即S-G滤波,通过调节参数使得信噪比在一定程度上得到提升。
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