[發明專利]基于真實信號發射的脈沖星探測的調校方法及系統

有效

• 申請號: 202011620479.0
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112799137B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 顧俊驊;李寬君
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家天文臺
• 主分類號: G01V3/04
• 分類號: G01V3/04
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 鄢功軍

1.一種基于真實信號發射的脈沖星探測的調校方法，其特征在于，包括：

S1：發射脈沖星仿真信號；

S2：設置探測儀器的探測參數，并采集包含所述脈沖星仿真信號的時域數據；

S3：從采集到的時域數據中，搜索所述脈沖星仿真信號；

S4：若未搜索到所述脈沖星仿真信號，則調整所述脈沖星仿真信號的物理參數，所述物理參數包括周期、色散值、脈沖輪廓以及射電頻譜，或調整所述探測儀器的觀測參數，并重復步驟S1至S3；

S5：若搜索到所述脈沖星仿真信號，則調整所述脈沖星仿真信號的物理參數或發射功率，并重復步驟S1至S3，直至所述物理參數的極限值；

其中，所述脈沖星仿真信號通過以下子步驟S101～S106生成：

S101：設定脈沖星仿真信號的物理參數、所述射電頻譜的頻段以及采樣間隔；

S102：根據所述周期、周期的數目以及采樣間隔，生成多周期脈沖輪廓一維數組；

S103：生成功率譜符合所述脈沖星仿真信號的射電頻譜的隨機復數噪聲一維數組；

S104：將所述多周期脈沖輪廓一維數組與隨機復數噪聲一維數組中的元素對應相乘，得到帶限時域正交采樣信號；

S105：根據所述色散值，計算所述帶限時域正交采樣信號經過星際介質的色散后的帶限時域正交采樣基帶信號；

S106：以循環的方式，將所述帶限時域正交采樣基帶信號構造為一個無限長的時間序列，得到所述脈沖星仿真信號。

2.根據權利要求1所述的調校方法，其特征在于，在第一次發射所述脈沖星仿真信號時，將發射功率設置為最大值，并將所述色散值設置為最小值，將所述周期設置為最大值，在成功搜索到第一次發射的脈沖星仿真信號之后，每次發射脈沖星仿真信號時，逐漸提高所述色散值，和/或減小所述周期，和/或降低所述發射功率，直至所述物理參數的極限值。

3.根據權利要求1所述的調校方法，其特征在于，所述探測參數包括時間分辨率、頻率分辨率、信噪比探測閾值以及諧波強度比例要求。

4.根據權利要求1所述的調校方法，其特征在于，所述多周期脈沖輪廓一維數組的長度為m*p/dt，其中，m為所述周期的數目，p為所述周期的值，dt為所述采樣間隔，所述多周期脈沖輪廓一維數組中的第i個元素的值等于prof((i-1)*dt/p)，i為[1,m*p/dt]范圍內的正整數，所述prof是一個從實數集到非負實數集的無量綱一元標量周期函數，周期為1。

5.根據權利要求1所述的調校方法，其特征在于，所述隨機復數噪聲一維數組的長度與所述多周期脈沖輪廓一維數組的長度相同。

6.根據權利要求1所述的調校方法，其特征在于，通過以下公式計算所述帶限時域正交采樣信號經過星際介質的色散后的帶限時域正交采樣基帶信號：

其中，

x′(t)為所述帶限時域正交采樣基帶信號，x(t)為所述帶限時域正交采樣信號，代表正離散傅里葉變換，代表逆離散傅里葉變換，H為星際介質的傳播函數，f₀為中心頻率，f為實際頻率與中心頻率之差，k_DM＝2.41×10^-4sMHz²，DM為色散值，π為圓周率。

7.根據權利要求1所述的調校方法，其特征在于，通過PRESTO軟件搜索所述脈沖星仿真信號，或者通過標準的非相干消色散算法進行消色散和周期折疊，搜索所述脈沖星仿真信號。

8.一種基于真實信號發射的脈沖星探測的調校系統，其特征在于，包括：

信號發射模塊，用于發射脈沖星仿真信號；

探測模塊，用于設置探測儀器的探測參數，并采集包含所述脈沖星仿真信號的時域數據；

搜索模塊，用于從采集到的時域數據中，搜索所述脈沖星仿真信號；

參數調整模塊，用于在沒有搜索到所述脈沖星仿真信號的情況下，調整所述脈沖星仿真信號的物理參數，所述物理參數包括周期、色散值、脈沖輪廓以及射電頻譜，或調整所述探測儀器的觀測參數；以及在搜索到所述脈沖星仿真信號的情況下，調整所述脈沖星仿真信號的物理參數或發射功率，直至所述物理參數的極限值；

工作站，用于生成脈沖星仿真信號，所述生成脈沖星仿真信號包括：設定脈沖星仿真信號的物理參數，并基于所述物理參數計算出經過星際介質的色散后的帶限時域正交采樣基帶信號；

所述信號發射模塊包括：

無線電發射機，與所述工作站相連，用于根據所述帶限時域正交采樣基帶信號，產生相應的電壓信號；

射頻功率放大器，與所述無線電發射機相連，用于對所述電壓信號進行放大；以及

發射天線，與所述射頻功率放大器相連，用于將放大后的電壓信號發射到空間中，以發射所述脈沖星仿真信號。