太阳风色散量测量方法、装置、电子设备及介质制造方法及图纸

一种基于脉冲星信号的太阳风色散量测量方法，应用于深空探测技术领域，包括：S1，根据太阳的位置，选择已知标准色散量的脉冲星进行观测；S2，接收叠加太阳风色散后的脉冲星的信号；S3，搜索信号的当前色散量；S4，根据信号的标准色散量和当前色散量，计算太阳风的色散量。本公开还提供了一种太阳风色散量测量、装置、电子设备及介质。本公开可通过测量脉冲星信号的色散量，并根据太阳风的特性对脉冲星信号的色散量进行反演，以实现太阳近距离的太阳风色散量测量。

【技术实现步骤摘要】
太阳风色散量测量方法、装置、电子设备及介质
本公开涉及深空探测
，尤其涉及一种基于脉冲星信号的太阳风色散量测量方法、装置、电子设备及介质。
技术介绍
随着月球探测工程的成功实施，拉开了我国深空探测的序幕。受太阳风、日冕等太阳活动的影响，深空无线通信环境十分复杂，太阳风的大量不规则带电粒子会导致无线电信号出现闪烁现象。尤其在上合期间，地球、太阳、深空探测器大致处于同一直线上，当太阳-地球-探测器夹角(sun-earth-probe，简称SEP)较小或当太阳处于活动周期时，深空探测器有可能出现通信间歇式中断甚至完全中断的现象。太阳风对无线电信号的影响也反映了其内部的不规则结构，通过反演技术可以实现对太阳风和日冕的探测。传统的利用普通射电源对太阳风进行的观测的方法，由于信号没有相位信息，只能进行强度闪烁的测量，不能直接进行群时延、色散量等测量，当太阳-地球-射电源夹角较小时还会出现饱和现象，因此该方法不适合近日点的观测。虽然利用深空探测器下行信号可以实现时延、相位闪烁(多普勒闪烁)和频谱扩展等的观测，但由于深空探测器非常少，且下行信号频率单一(目前主要集中在X频段)、带宽窄，对太阳风的观测有很大限制。脉冲星的自转周期很短，一般为1毫秒到10秒的量级，且极其稳定，变化率为10-19到10-21，被誉为自然界最精准的天文时钟。脉冲星信号在穿过太阳风时，太阳风会影响信号的色散量和群时延。因此，可测量脉冲星信号的色散量，并用于太阳风特性的测量反演，实现太阳风色散量的测量和群时延的测量。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术提供了一种基于脉冲行信号的太阳风色散量测量方法、装置、电子设备及介质，通过测量脉冲星信号的色散量，并根据太阳风的特性对脉冲星信号的色散量进行反演，以实现太阳近距离的太阳风色散量测量。本公开的一个方面提供了一种太阳风色散量测量方法，包括：S1，根据太阳的位置，选择已知标准色散量的脉冲星进行观测；S2，接收叠加太阳风色散后的所述脉冲星的信号；S3，搜索所述信号的当前色散量；S4，根据所述信号的标准色散量和当前色散量，计算所述太阳风的色散量。可选的，所述搜索所述信号的当前色散量包括：S31，以一定步长调整所述信号的色散量DMi，用于对所述信号做消色散处理；其中，i＝1，2，…，N，N为DMi搜索数量；S32，计算所述信号进行所述消色散处理后功率的最大值；令表示所述信号的色散量为DMi时所述信号的功率的最大值，DMi为所述信号的色散量的搜索值，Pi(t)表示经消色散处理后的所述信号的功率；其中，0≤t≤T，T为脉冲周期；S33，重复步骤S31～S32，直至停止对所述脉冲星的观测；S34，计算观测过程中所述信号的功率的最大值对应的色散量，即为所述信号的当前色散量；令DMps为所述信号的当前色散量，表示的最大值，DMk为所述信号的功率为最大值时对应的色散量，则：可选的，所述步骤S31，以一定步长调整所述信号的色散量DMi包括：令DMi为所述信号的色散量的搜索值，DMp为所述信号的标准色散量，则DMi＝DMp+d·i；其中，DMi的取值范围为DMp≤DMi≤DMmax，DMmax为所述信号的色散量叠加太阳风色散量后的最大可能的色散量，d为累加步长，d＝(DMmax-DMp)/N，i＝1，2，…，N，N为DMi搜索数量。可选的，所述步骤S31，以一定步长调整所述信号的色散量DMi，用于对所述信号做消色散处理包括：S311，取n个所述信号的采样数据，对所述采样数据进行希尔伯特变换以获得解析信号y(t)，并计算色散传递函数H+(f+f0)，其中，n＞2Δn，且：其中，D为星际介质色散常量，DMi为所述信号的色散量的搜索值，f0为所述信号的中心频率，Δf为观测带宽，fs为采样频率，td为接收的所述信号最大频率与最低频率的到达时差，δt为采样周期；S312，对所述解析信号y(t)进行快速傅里叶变换，以获得所述解析信号y(t)的傅里叶变换形式Y(f)；S313，对所述傅里叶变换形式Y(f)进行傅里叶逆变换，以获得所述采样数据消色散后的数据；令yD(t)为所述消色散后的数据，则：S314，分别去掉所述消色散后的数据两端的Δn/2个数据，另取n-Δn个所述信号的采样数据，与分别去掉两端的Δn/2个数据的所述消色散后的数据合并，重复步骤S312，直至对所述脉冲星的观测完毕为止。可选的，所述步骤S313还包括：根据所述信号的脉冲周期，对所述采样数据消色散后的数据进行周期性叠加。可选的，所述根据所述信号的标准色散量和当前色散量，计算所述太阳风的色散量包括：令DMs为所述太阳风的色散量，DMps为所述信号的当前色散量，DMp为所述信号的标准色散量，则：DMs＝DMps-DMp。可选的，所述方法还包括：接收叠加太阳风色散后的所述脉冲星的信号之后，还需要对所述信号进行放大、下变频处理。本公开的另一个方面提供了一种太阳风色散量测量装置，包括：射电望远镜，用于根据太阳的位置，选择已知标准色散量的脉冲星进行观测；脉冲星信号接收模块，用于接收叠加太阳风色散后的所述脉冲星的信号；脉冲星色散量搜索模块，用于搜索所述信号的当前色散量；太阳风色散量计算模块，用于根据所述信号的标准色散量和当前色散量，计算所述太阳风的色散量。本公开的另一个方面提供了一种电子设备，包括：存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时，实现第一方面中的任一项所述太阳风色散量测量方法中的各个步骤。本公开的另一个方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现第一方面中的任一项所述太阳风色散量测量方法中的各个步骤。在本公开实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：(1)可以实现太阳近距离的太阳风色散量和群时延的常规测量，不受限于深空探测器数量、位置和频率范围的局限；(2)可以用于测量任何日心距的太阳风，并可作为常规观测手段对太阳风进行长期监测；(3)可以为太阳风对深空探测器通信信号的时间延迟和色散程度影响提供计算依据，可以直接应用于深空探测通信信道建模、VLBI测轨精度的提高以及太阳风结构反演研究中。附图说明为了更完整地理解本公开及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，其中：图1示意性示出了太阳风对深空通信的影响示意图；图2示意性示出了对脉冲星信号消色散前后的时间-频率示意图；图3示意性示出了对脉冲星信号消色散前后的脉冲星信号强度示意图；图4示意性示出了本公开实施例提供的一种基于脉冲星信号的太阳风色散量测量方法的流程图；图5示意性示出了本公开实施例提供的一种基于脉冲星信号的太阳风色散量测量方法中步骤S3搜索所述信号的当前色散量的流程图；图6示意性示除了本公开实施例提供的一种基于脉冲星信号的太阳风色散量测量方法中步骤S31搜索所述信号的当前色散量具体步骤的流程图；图7示意性示出了本公开实施例提供的一种基于脉冲星信号的太阳风色散量测量装置的工作原理图；图8示意性示出了本公开实施例提供的一种电子设备的结构框图。具体实施方式以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳风色散量测量方法，其特征在于，包括：S1，根据太阳的位置，选择已知标准色散量的脉冲星进行观测；S2，接收叠加太阳风色散后的所述脉冲星的信号；S3，搜索所述信号的当前色散量；S4，根据所述信号的标准色散量和当前色散量，计算所述太阳风的色散量。

【技术特征摘要】
1.一种太阳风色散量测量方法，其特征在于，包括：S1，根据太阳的位置，选择已知标准色散量的脉冲星进行观测；S2，接收叠加太阳风色散后的所述脉冲星的信号；S3，搜索所述信号的当前色散量；S4，根据所述信号的标准色散量和当前色散量，计算所述太阳风的色散量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述搜索所述信号的当前色散量包括：S31，以一定步长调整所述信号的色散量DMi，用于对所述信号做消色散处理；其中，i＝1，2，…，N，N为DMi搜索数量；S32，计算所述信号进行所述消色散处理后功率的最大值；令表示所述信号的色散量为DMi时所述信号的功率的最大值，DMi为所述信号的色散量的搜索值，Pi(t)表示经消色散处理后的所述信号的功率；其中，0≤t≤T，T为脉冲周期；S33，重复步骤S31～S32，直至停止对所述脉冲星的观测；S34，计算观测过程中所述信号的功率的最大值对应的色散量，即为所述信号的当前色散量；令DMps为所述信号的当前色散量，表示的最大值，DMk为所述信号的功率为最大值时对应的色散量，则：3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S31，以一定步长调整所述信号的色散量DMi包括：令DMi为所述信号的色散量的搜索值，DMp为所述信号的标准色散量，则DMi＝DMp+d·i；其中，DMi的取值范围为DMp≤DMi≤DMmax，DMmax为所述信号的色散量叠加太阳风色散量后的最大可能的色散量，d为累加步长，d＝(DMmax-DMp)/N，i＝1，2，...，N，N为DMi搜索数量。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S31，以一定步长调整所述信号的色散量DMi，用于对所述信号做消色散处理包括：S311，取n个所述信号的采样数据，对所述采样数据进行希尔伯特变换以获得解析信号y(t)，并计算色散传递函数H+(f+f0)，其中，n＞2Δn，且：其中，D为星际介质色散常量，DMi为所述信号的色散量的搜索值，f0为所述信号的中心频率，Δf为观测带宽，fs...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔德庆，李春来，张洪波，苏彦，朱新颖，李俊铎，邢树果，武宇翔，
申请(专利权)人：中国科学院国家天文台，
类型：发明
国别省市：北京,11