【摘要】：太陽射電輻射攜帶大量信息,在頻譜上有著豐富的表現(xiàn)形態(tài),其中,射電爆發(fā)的精細(xì)結(jié)構(gòu)與物理起源有關(guān),能夠用以診斷激波過程和粒子加速等機制。觀測與研究太陽射電爆發(fā)過程具有重要的科學(xué)價值,也具有獨特的空間物理--空間天氣學(xué)研究方面的應(yīng)用價值。項目組研制了高分辨率的射電頻譜儀,可對太陽射電爆發(fā)過程進(jìn)行快速且高效的分析。但在米波段,空間中存在大量的射頻干擾信號,主要是各種電臺信號干擾,嚴(yán)重干擾了太陽射電信號的接收和分析處理。如何抑制干擾得到清晰的太陽射電動態(tài)頻譜圖,便是本文試圖解決的問題�，F(xiàn)有的太陽射電頻譜圖的濾除干擾方法,主要是在接收機AD轉(zhuǎn)換前,通過硬件電路濾波的方法進(jìn)行處理,不加區(qū)別的將信號和干擾同時濾除;后續(xù)的軟件處理,在出現(xiàn)較強干擾時,也很難區(qū)分兩種信號。本文根據(jù)干擾信號特點,提出數(shù)字層面上的軟件抑制干擾方法。依照干擾信號強度與爆發(fā)信號強度的大小關(guān)系,將干擾信號分為強干擾,目標(biāo)干擾電臺以及弱干擾。分析各類信號特點并進(jìn)行篩選與處理。其中,目標(biāo)干擾電臺是本文的主要處理目標(biāo),其余兩種干擾信號則結(jié)合現(xiàn)有的方法進(jìn)行處理。針對目標(biāo)干擾信號具有時序性這一特點,文中將其視作時序信號進(jìn)行處理,并預(yù)測出爆發(fā)區(qū)域電臺信號可能強度。假設(shè)信號線性可加,將其與對應(yīng)區(qū)域強度$進(jìn)行數(shù)字運算,反向得到爆發(fā)信號強度。如此可以在盡可能保留爆發(fā)信息的前提下,達(dá)到抑制干擾的目的。在分別采用傳統(tǒng)時序預(yù)測模型——整合滑動平均自回歸模型(Autoregressive Integrated Moving Average model,ARIMA)和循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Recurrent Neural Network,RNN)對信號進(jìn)行步進(jìn)式預(yù)測后,發(fā)現(xiàn)RNN在預(yù)測方面比ARIMA模型表現(xiàn)的更好,但預(yù)測方式帶來的誤差依舊會不斷地影響網(wǎng)絡(luò)預(yù)測的結(jié)果。之后本文依照目標(biāo)干擾電臺的數(shù)值特點設(shè)計了基于數(shù)字映射的RNN方法,以將時間序列預(yù)測問題轉(zhuǎn)化為時間段分類問題的方式,實現(xiàn)對電臺值的預(yù)測。通過三種預(yù)測方法的實驗結(jié)果對比發(fā)現(xiàn),基于數(shù)字映射的RNN法可以有效抑制步進(jìn)式誤差,提高預(yù)測的準(zhǔn)確率。為進(jìn)一步體現(xiàn)基于數(shù)字映射的RNN法的優(yōu)勢,將其與傳統(tǒng)RNN方法分別應(yīng)用到仿真爆發(fā)事件中。仿真爆發(fā)事件依照信號線性可加原理構(gòu)成,對比結(jié)果發(fā)現(xiàn)前者在抑制干擾方面表現(xiàn)更好。將設(shè)計的方法應(yīng)用到實際爆發(fā)事件中,簡要分析實際情況中出現(xiàn)的過度抑制情況,并結(jié)合事件本身數(shù)據(jù)對干擾抑制區(qū)域進(jìn)行補償。在利用常見方法處理另兩種干擾信號后,結(jié)合圖像增強方法得到干擾極少的頻譜圖。最后,對比常用算法與本文設(shè)計方法的爆發(fā)事件處理結(jié)果,證明后者在干擾抑制方面有著更好的表現(xiàn),并且可以達(dá)到本文的預(yù)期目標(biāo)。本文的研究工作能夠有效地抑制太陽射電頻譜圖中的干擾。經(jīng)過文中對電臺值的處理,可以發(fā)現(xiàn)將預(yù)測問題轉(zhuǎn)化為分類問題進(jìn)行處理,能夠有效地提高預(yù)測準(zhǔn)確率。相比于圖像層面上的處理,數(shù)字層面上進(jìn)行抑制干擾處理,不僅能夠保留更多的有效信息,還能為后續(xù)事件分析留有更大的操作空間,同時為深度學(xué)習(xí)在天文抗干擾處理中提供了新的思路與方向。
【圖文】：

制和數(shù)據(jù)篩選部分，第二個方框內(nèi)為數(shù)據(jù)的預(yù)測處理部分，，包含數(shù)據(jù)集構(gòu)建，模逡逑型搭建與訓(xùn)練和干擾值預(yù)測部分。最后通過預(yù)測的干擾值與頻譜圖中原始值的數(shù)逡逑字運算，得到低干擾的太陽射電頻譜圖。本章主要介紹圖２－１中第一個方框內(nèi)的逡逑內(nèi)容。逡逑．．邋．．．．．．．＇邋．

計算機軟件端可以設(shè)置太陽射電接收機的時間分辨率，并且存在爆發(fā)判斷，逡逑當(dāng)上傳的數(shù)據(jù)包中信號幀的功率和大于爆發(fā)判定閾值時，系統(tǒng)判定此刻有太陽射逡逑電暴發(fā)生，接收機保存采集到的所有數(shù)據(jù)；當(dāng)功率和小于爆發(fā)判定閾值時，系統(tǒng)逡逑則認(rèn)為太陽處于寧靜狀態(tài)，數(shù)據(jù)被抽幀處理和壓縮存儲。由此，當(dāng)處理爆發(fā)事件逡逑中的千擾時，需要選擇系統(tǒng)判定爆發(fā)狀態(tài)下采集的數(shù)據(jù)包，這類數(shù)據(jù)包包含采集逡逑到的所有信息，保證了數(shù)據(jù)在時間上的連續(xù)性，為后續(xù)目標(biāo)干擾值的預(yù)測打下基逡逑礎(chǔ)。逡逑２．２．２數(shù)據(jù)包解析與繪制逡逑需要解析的數(shù)據(jù)包屬二進(jìn)制文件，板卡采用３２ｂｉｔ傳輸，每個數(shù)據(jù)包大小為逡逑５００ＭＢ，包含４０３２幀數(shù)據(jù)。每幀數(shù)據(jù)都是由幀頭和４個通道的數(shù)據(jù)組成，幀頭逡逑是指前６個雙字，其中第一個雙字是頭標(biāo)志（０ｘａａｂｂ５５６６），解析時用于確定數(shù)據(jù)逡逑幀位置，后４個雙字是時間戳，分別對應(yīng)時、分、秒、毫秒，最后一個雙字為逡逑ＦＰＧＡ計算的功率值即該幀數(shù)據(jù)的功率和，用于計算機爆發(fā)判定。數(shù)據(jù)幀頭后面逡逑
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：P161

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9 葉永p

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