[發(fā)明專利]一種太陽振蕩信號的時頻表征方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010540972.5
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111738123A
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于蘭;馮松;王正凱
• 申請（專利權(quán)）人: 云南國土資源職業(yè)學(xué)院
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 昆明人從眾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 53204
• 代理人: 陳波

本發(fā)明公開了一種太陽振蕩信號的時頻表征方法，屬于天文技術(shù)和信號處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明用均值和標(biāo)準(zhǔn)差來對振蕩信號進行歸一化，可以移除振蕩信號中直流分量對信號功率譜表征的影響；同時結(jié)合ConceFT來對振蕩信號的時頻譜進行表征可以解決CWT在進行時頻譜表征時所表征的頻譜存在展寬、頻率定位不準(zhǔn)，和對噪聲敏感的問題；再進一步地，繼續(xù)利用全局功率譜和最小二乘法擬合來估計有ConceFT所得到的時頻表征中噪聲進行估計，從而提高了時頻譜表征的精度，而根據(jù)據(jù)95％的噪聲置信水平除以采樣點的個數(shù)的方式來對時頻表征中的每個時刻的功率譜進行去噪，可以更進一步提高對振蕩信號進行時頻表征時的準(zhǔn)確性和精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種太陽振蕩信號的時頻表征方法，屬于天文技術(shù)和信號處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

科科學(xué)家們從長期對太陽的觀測研究中發(fā)現(xiàn)太陽上的結(jié)構(gòu)特征，如黑子，冕環(huán)，耀斑，色球纖維，針狀體存在準(zhǔn)周期性的振蕩。這些結(jié)構(gòu)特征的振蕩頻率是研究太陽磁場結(jié)構(gòu)、太陽能量傳輸過程、以及太陽大氣的形成和演化重要線索。因此對太陽振蕩信號進行準(zhǔn)確的時頻表征有著重要的物理和科學(xué)意義。

時頻表征方法是將一維時域信號映射到二維時頻平面，反映非平穩(wěn)信號的時頻特征。由于太陽大氣里的波動現(xiàn)象從本質(zhì)上來說都是非線性和非平穩(wěn)的信號，所以目前所使用的經(jīng)典時頻表征方法主要是連續(xù)小波變換(CWT)。小波變換是運用不同尺度的小波函數(shù)來匹配原始信號的不同位置實現(xiàn)信號的局部化分析。然而，小波變換盡管提供時頻空間的頻譜分布，但所表征頻譜受母小波的影響導(dǎo)致頻譜展寬等，導(dǎo)致定位不準(zhǔn)。同時由于連續(xù)小波變換對信號噪聲的抑制能力有限而使得在對信號的頻譜進行表征時的準(zhǔn)確性受到進一步的影響。同時連續(xù)小波變換對信號的噪聲很敏感。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種太陽振蕩信號的時頻表征方法，以用于對太陽振蕩信號進行時頻表征。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種太陽振蕩信號的時頻表征方法，首先獲取太陽振蕩信號，對太陽振蕩信號進行歸一化處理；接著，利用ConceFT時頻分析方法來對歸一化后的振蕩信號進行時頻表征，得到振蕩信號在時頻域的時頻表征；然后對振蕩信號的時頻域的時頻表征在時間軸上進行積分得到全局功率譜，再利用最小二乘法對全局功率譜進行擬合，并通過卡方檢驗得出置信水平；根據(jù)置信水平設(shè)置閾值對振蕩信號在時頻域的時頻表征的功率進行去噪，從而得到了最終振蕩信號的時頻表征。

所述方法具體步驟如下：

步驟1：振蕩信號歸一化：獲取太陽振蕩信號，并利用振蕩信號的均值和標(biāo)準(zhǔn)差對該信號進行歸一化；

步驟2：ConceFT變換：對歸一化的振蕩信號進行ConceFT變換，得到振蕩信號在時頻域的時頻表征；

步驟3：噪聲估計：對振蕩信號的時頻域的時頻表征在時間軸上進行積分得到全局功率譜；利用最小二乘法獲取對全局功率譜的最佳擬合曲線，對最佳擬合曲線進行卡方檢驗得出它的95％的置信水平；

步驟4：閾值去噪：將95％的置信水平除以采樣點的個數(shù)，并將其作為每個時刻用來去噪的閾值，對振蕩信號在時頻域的時頻表征的功率進行去噪，從而得到了最終太陽振蕩的時頻譜表征。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明用均值和標(biāo)準(zhǔn)差來對振蕩信號進行歸一化，可以移除振蕩信號中直流分量對信號功率譜表征的影響；同時結(jié)合ConceFT來對振蕩信號的時頻譜進行表征可以解決CWT在進行時頻譜表征時所表征的頻譜存在展寬、頻率定位不準(zhǔn)，和對噪聲敏感的問題；再進一步地，繼續(xù)利用全局功率譜和最小二乘法擬合來估計有ConceFT所得到的時頻表征中噪聲進行估計，從而提高了時頻譜表征的精度，而根據(jù)據(jù)95％的噪聲置信水平除以采樣點的個數(shù)的方式來對時頻表征中的每個時刻的功率譜進行去噪，可以更進一步提高對振蕩信號進行時頻表征時的準(zhǔn)確性和精度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明基于ConceFT對太陽振蕩信號進行時頻表征方法的總流程圖；