【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及射電天文信號處理領域，尤其是涉及一種射電天文信號與射頻干擾模擬方法及其應用、設備及介質。
技術介紹
1、近年來，國際上先后建立了多個大規模射電天文望遠鏡系統，包括中國的fast、澳大利亞的askap等，這些射電望遠鏡由多個天線組成的接收陣列、多通道接收采集系統和后端信號處理系統組成。射電望遠鏡后端信號處理系統的調試、測試需要大量測試數據，目前主要做法是依靠實測數據作為測試源，這種方式存在三個問題：（1）實際中大部分天文信號如快速射電暴的出現是小概率事件，這種數量的限制使得對新建后端處理系統的測試不夠充分，延長了系統的調試時間；（2）射頻干擾是射電望遠鏡面臨的挑戰之一，其主要來源是人類的生產生活，隨著技術發展，射電天文設備在靈敏度、接收帶寬和觀測視場等方面的性能顯著提升，但與此同時，射頻干擾來源增多，嚴重影響天文觀測。為應對日趨復雜的電磁環境，射頻干擾消減方法的研究和成功運用成為保障射電望遠鏡運行效率和觀測質量的關鍵，有限的實測數據往往場景單一且干擾數量有限，難以支持系統的全面測試；（3）隨著人工智能技術的發展，未來基于數據驅動的射頻干擾消減算法和射電天文信號搜索識別算法將成為一大研究方向，但目前的數據無論從數量還是質量都無法支撐。
2、因此，需要開發一種信號模擬方法以生成足夠數量和質量的信號，滿足未來射電望遠鏡信號處理系統測試的實際需要和基于人工智能的射電天文信號處理科學研究的海量數據需求。
技術實現思路
1、本專利技術的目的就是為了克服上述現有技術存在的
2、本專利技術的目的可以通過以下技術方案來實現：
3、根據本專利技術的第一方面，提供了一種射電天文信號與射頻干擾模擬方法，包括以下步驟：
4、備選射電天文信號生成：用于基于仿真或實測信號生成備選射電天文信號并進行存儲；
5、備選射頻干擾生成：用于基于仿真或實測信號生成備選射頻干擾并進行存儲；
6、當次射電天文信號與射頻干擾產生：基于設定的射電天文信號出現概率，判斷當次模擬是否需要添加天文射電信號，若需要則從存儲的備選射電天文信號中隨機選擇一個信號，并隨機生成時間起點，得到當次添加的射電天文信號；基于設定的射頻干擾最大數量隨機生成當次干擾數量，從存儲的備選射頻干擾中隨機選擇信號，判斷選擇出的信號是否滿足帶寬條件，若滿足則將其作為射頻干擾基帶信號，經過頻率調制和功率調整得到射頻干擾；
7、天線陣列模擬：根據配置產生陣列流形，在設定范圍內隨機生成射電天文信號和射頻干擾入射角度，模擬不同角度信號通過陣列的效應，基于當次射電天文信號與射頻干擾產生的結果生成不同接收通道對應的混合信號，并添加噪聲；
8、采集系統模擬：對每個接收通道的信號進行正交下變頻、低通濾波、信道化和降采樣處理，并根據需要對輸出數據進行定點化處理，按固定格式存儲第二信號信息和信號數據，包括信道化前寬帶數據和信道化后子帶數據，所述第二信號信息包括信號個數、信號類型、時間起點和終點、頻率起點和終點，所述信號類型為射電天文信號或射頻干擾。
9、作為優選的技術方案，所述的備選射電天文信號生成包括射電天文信號仿真和實測天文信號載入利用兩部分，其中，所述射電天文信號仿真部分生成模擬射電天文信號并進行第一信號處理后將信號的第一信號信息和信號數據按固定格式進行存儲，所述實測天文信號載入利用部分對實測天文信號進行第二信號處理后將信號的第一信號信息和信號數據按固定格式進行存儲；
10、所述的備選射頻干擾生成包括各類調制射頻干擾信號仿真和實測射頻干擾信號載入利用兩部分，其中，所述各類調制射頻干擾信號仿真部分生成模擬射頻干擾并進行第一信號處理后將信號的第一信號信息和信號數據按固定格式進行存儲，所述實測射頻干擾信號載入利用部分對實測射頻干擾信號進行第三信號處理后將信號的第一信號信息和信號數據按固定格式進行存儲；
11、所述第一信號信息包括采樣率、時長、頻率起點和終點。
12、作為優選的技術方案，所述的第一信號處理具體為功率歸一化處理；
13、第二信號處理具體為：根據實測信號的時間起點、時長、中心頻率、帶寬和采樣率進行頻域濾波、時域截取、重采樣和功率歸一化處理；
14、第三信號處理具體為：根據實測信號的時間起點、時長、中心頻率、帶寬和采樣率進行頻域濾波、時域截取、重采樣和頻率歸一化處理，并下變頻至0hz。
15、作為優選的技術方案，所述的射電天文信號仿真部分模擬生成快速射電暴脈沖信號，采樣率fs按實際需求設置，信號的中心頻率 f0mhz、帶寬 bwmhz、時長 t秒按隨機模式產生或按固定模式設置，信號的色散量 dm隨機產生或固定配置，其中色散對應的星際介質傳輸函數 h為：
16、，
17、其中， d為色散常數（4148.808mhz2pc-1cm3s）， f為頻率， f0- bw/2< f< f0+ bw/2；
18、脈沖信號 g( t)采用高斯脈沖形式：
19、，
20、其中， a為幅度， t為當前時刻， t c為脈沖中心時刻，σ為標準方差，即高斯脈沖寬度的一半。
21、作為優選的技術方案，所述的當次射電天文信號與射頻干擾產生，包括以下子步驟：
22、s31，設置單次仿真時長l秒，其中，?l應大于生成的射電天文信號時長t；
23、s32，射電天文信號隨機添加：根據預設置的射電天文信號出現概率，生成當次仿真添加標志；
24、如果添加標志為1，則在存儲的備選射電天文信號數據文件中隨機讀取一個信號數據 a( t)，隨機產生射電天文信號時間起點 st0，則信號終點為 st1， st1= st0+ t， t為信號時長，從而生成新的射電天文信號 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種射電天文信號與射頻干擾模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種射電天文信號與射頻干擾模擬方法，其特征在于，所述的備選射電天文信號生成包括射電天文信號仿真和實測天文信號載入利用兩部分，其中，所述射電天文信號仿真部分生成模擬射電天文信號并進行第一信號處理后將信號的第一信號信息和信號數據按固定格式進行存儲，所述實測天文信號載入利用部分對實測天文信號進行第二信號處理后將信號的第一信號信息和信號數據按固定格式進行存儲；
3.根據權利要求2所述的一種射電天文信號與射頻干擾模擬方法，其特征在于，所述的第一信號處理具體為功率歸一化處理；
4.根據權利要求2所述的一種射電天文信號與射頻干擾模擬方法，其特征在于，所述的射電天文信號仿真部分模擬生成快速射電暴脈沖信號，采樣率Fs按實際需求設置，信號的中心頻率f0MHz、帶寬BWMHz、時長T秒按隨機模式產生或按固定模式設置，信號的色散量DM隨機產生或固定配置，其中色散對應的星際介質傳輸函數H為：，
5.根據權利要求1所述的一種射電天文信號與射頻干擾模擬方法，其特征在于，所
6.根據權利要求5所述的一種射電天文信號與射頻干擾模擬方法，其特征在于，所述的天線陣列模擬，包括以下子步驟：
7.一種射電天文信號與射頻干擾模擬方法的應用，其特征在于，采用如權利要求1～6中任一所述的模擬方法進行模擬，生成測試數據集用于系統測試，將所述測試數據集根據需求按用戶指定格式組包并通過網絡傳輸至后端處理系統進行測試。
8.一種射電天文信號與射頻干擾模擬方法的應用，其特征在于，采用如權利要求1～6中任一所述的模擬方法進行模擬，并根據需要對信道化前或信道化后的數據進行短時傅里葉變換得到二維時頻分布數據，保存時頻數據，同時根據第二信號信息生成對應的按像素點標記的標簽數據并保存供后續科學研究調用。
9.一種電子設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器上存儲有計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述程序時實現如權利要求1～6中任一項所述的方法。
10.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述程序被處理器執行時實現如權利要求1～6中任一項所述的方法。
...【技術特征摘要】
1.一種射電天文信號與射頻干擾模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種射電天文信號與射頻干擾模擬方法，其特征在于，所述的備選射電天文信號生成包括射電天文信號仿真和實測天文信號載入利用兩部分，其中，所述射電天文信號仿真部分生成模擬射電天文信號并進行第一信號處理后將信號的第一信號信息和信號數據按固定格式進行存儲，所述實測天文信號載入利用部分對實測天文信號進行第二信號處理后將信號的第一信號信息和信號數據按固定格式進行存儲；
3.根據權利要求2所述的一種射電天文信號與射頻干擾模擬方法，其特征在于，所述的第一信號處理具體為功率歸一化處理；
4.根據權利要求2所述的一種射電天文信號與射頻干擾模擬方法，其特征在于，所述的射電天文信號仿真部分模擬生成快速射電暴脈沖信號，采樣率fs按實際需求設置，信號的中心頻率f0mhz、帶寬bwmhz、時長t秒按隨機模式產生或按固定模式設置，信號的色散量dm隨機產生或固定配置，其中色散對應的星際介質傳輸函數h為：，
5.根據權利要求1所述的一種射電天文信號與射頻干擾模擬方法，其特征在于，所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：袁英俊，劉貫領，陳中悅，張文廣，王鈺，張曉航，段然，
申請(專利權)人：之江實驗室，
類型：發明
國別省市：
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