[發明專利]一種射頻干擾的數據處理方法及裝置

有效

• 申請號: 201711376480.1
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108111240B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 安濤;陳驍;普拉尚·莫汗;勞保強
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海天文臺
• 主分類號: H04B17/345
• 分類號: H04B17/345
• 代理公司: 上海容慧專利代理事務所(普通合伙) 31287
• 代理人: 于曉菁

本發明公開了一種用于消減天文觀測數據中射頻干擾信號的數據處理方法及裝置，該方法不僅大幅度提高了射頻干擾信號探測的可靠性和準確性，還能降低處理大量數據的時間消耗。該數據處理方法主要包括：獲取待處理數據；統計數據中的數值大小，畫出其柱狀圖；求出數據的經驗累計分布函數；定義擬合函數并進行擬合；標記RFI；選定最佳濾波函數；對每一個數據點進行加權,用濾波函數對待處理的數據進行卷積。本發明運算效率高，速度快，能快速實時處理海量數據，該方法基于二維高斯函數對射頻干擾的數據進行卷積處理，可利用二維高斯函數對數據進行多次迭代運算，使最后圖像更加平滑，降低噪底，對強弱射頻干擾信號均能有效消除。

技術領域

本發明涉及無線電干擾消減領域，尤其針對射電天文數據中射頻干擾消減的數據處理方法及裝置。

背景技術

隨著射電天文設備持續不斷地更新發展，其觀測性能越來越高。然而，由于射電天文分配的頻譜資源非常有限，導致射電設備不斷受到日益加強的非天文信號的影響，即射頻干擾(Radio Frequency Interference，簡稱RFI)，其主要來源是人類的日常活動和通訊行為。射頻干擾對觀測結果的影響非常嚴重，大大降低了數據質量甚至產生數據無效，因此需要行之有效的消除射頻干擾的技術手段，然而現有的射頻干擾的數據處理技術具有如下缺陷：

(1)由于觀測設備的更新升級，帶寬不斷增加，分辨率也越來越高，導致產生的數據量非常龐大，通常是TB量級的，而現有的RFI消除技術非常耗時，無法快速實時的處理海量數據。例如，一般，常規射頻干擾的數據處理采用標記閾值方法，該方法是一種局域方法，將數據按時域或頻域處理，處理的運算量是N(頻率點數)*M(時間點數)*L(基線數量)，不適用于大數據；其相對應的標記算法，需先產生一個RFI統計表，然后在后續操作中刪除，識別和刪除數據是兩個獨立的操作過程，因此無法實時完成。

(2)弱RFI信號的處理識別效果差，檢測RFI信號的真實度和靈敏度都不夠，往往只能有效的識別強RFI信號，最終獲得的數據結果與真實情況有很大的誤差；例如，常規的標記算法在處理弱RFI信號方面效果不好，僅僅只能標識出RFI在數據序列中的位置，這樣帶來的潛在后果是強RFI信號會遺留一些殘余在噪聲中，而這些遺漏的噪聲與弱RFI信號一起構成了噪底，給后續數據處理增加了難度，因此很難再進一步處理剩余的弱RFI信號。

(3)目前消減射頻干擾的方法大多采用非線性的處理方式，無法進行迭代運算，這很大程度上限制了RFI噪聲的消除精度。

因此，本領域的技術人員致力于開發一種射頻干擾的數據處理方法及裝置。

發明內容

有鑒于現有技術的上述不足，本發明所要解決的技術問題是提供一種可以快速實時的處理射電設備采集的大量圖像數據，標記強RFI信號，同時可多次迭代處理以探測并消減弱RFI信號，獲得高質量天文數據的射頻干擾的數據處理方法及裝置。

為了解決上述問題，本發明提供一種射頻干擾的數據處理方法，包括以下步驟：

獲取待處理數據及其濾波函數，所述待處理數據是射電設備獲取的經過處理后的時頻域數據，所述濾波函數基于核函數獲得；

標記獲取數據中的強RFI信號，包括求得數據的經驗累計分布函數(empiricalcumulative distribution function,ECDF)，以及數據擬合

消減數據中的弱RFI信號，包括對所述待處理數據中的每個待處理點數據進行加權平均，以獲取各待處理點數據的優化數據，其中所述加權的權重基于所述濾波函數確定。

進一步地，獲取數據的ECDF，將函數值大于0.99的部分標記為強RFI。

進一步地，將獲取的所有待處理點的優化數據基于組距處理獲得柱狀圖數據，其中組距定義方法為：首先總組數定義為數據點數量總和除以10，柱狀圖范圍為數據的最大值到最小值，平均分配以得到組距；