CN109743076B - 超新星爆发脉冲信号的信道冲击响应处理方法 - Google Patents

Abstract

本公开公开了超新星爆发脉冲信号的信道冲击响应处理方法，包括：地面接收器接收超新星爆发脉冲信号；所述超新星爆发脉冲信号是由超新星本源发射后，经太空信道传播，信道特征用信道传递函数描述，最后到达地面，并被地面接收器接收；对地面接收到的超新星爆发脉冲信号，进行信道追溯处理，还原出超新星发射的原始信号。

Description

超新星爆发脉冲信号的信道冲击响应处理方法

技术领域

本公开涉及超新星爆发脉冲信号的信道冲击响应处理方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提到了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

天文信号的接收，特别是遥远星系的光信号的接收，成为天文探测重要手段。收到的天文信号仅是天体的一种影象信号，如何去伪求真，得到天象的本质信息，成为人们关注的焦点。

1929年，哈勃测量到河外星系的光信号，其谱线向红光一端移动的现象，用(光源远离产生红移)多谱勒效应解释的处理模式，得出星系远离，宇宙膨胀的结论。

索尔·珀尔穆特、布莱恩·施密特和亚当·里斯，他们研究了爆炸恒星，即超新星。宇宙中的恒星和星系正在相互远离；宇宙正在膨胀。直到最近，大多数天体物理学家都认为，由于重力的作用，这种膨胀最终会减弱。索尔·珀尔穆特、布莱恩·施密特和亚当·里斯研究了爆炸恒星，即超新星。由于恒星发出的光在更大的距离上显得更弱，并且在远离观察者时呈红色，他们仍然采用多谱勒效应来确定超新星是如何移动的。1998年，他们得出了一个惊人的结果：宇宙正在以不断增长的速度膨胀。以此发现获得2011年诺贝尔奖。

多普勒效应处理天文信号的结果(星系后退、宇宙膨胀、加速膨胀、宇宙大爆炸)与哲学、物理科学、现代通信学、天文学等自然科学有不可调和的矛盾，如宇宙大爆炸能量、物质从哪里来，爆炸之前是什么，与人类遵守的能量守恒、质量守恒相矛盾。对这种天文光信号的处理模式，已经造成天文信号的误判。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开提供了超新星爆发脉冲信号的信道冲击响应处理方法，其具有实现天文信号去伪求真的作用，减少天文信号的误判；

第一方面，本公开提供了超新星爆发脉冲信号的信道冲击响应处理方法；

超新星爆发脉冲信号的信道冲击响应处理方法，包括：

地面接收器接收超新星爆发脉冲信号；所述超新星爆发脉冲信号是由超新星本源发射后，经太空信道传播，信道特征用信道传递函数描述，最后到达地面，并被地面接收器接收；

对地面接收到的超新星爆发脉冲信号，进行信道追溯处理，还原出超新星发射的原始信号。

进一步地，对地面接收到的超新星爆发脉冲信号，进行信道追溯处理，还原出超新星发射的原始信号：

S_o(t)＝Y(x,t)-n(t)；

其中，S_i(t)为还原出的超新星发射的原始信号；Y(x,t)为地面接收器接收到的信号；n(t)为信道噪声信号；H(x,t)为传递函数；x为超新星发射的信号距离地面的距离；t为时间变量；S_o(t)为地面接收器接收到的信号减去噪声信号得到的信号；a₀、a₁、a₂、b₀均为设定常数；H(s)为传递函数H(x,t)的拉普拉斯变换式；s为信号频率。

与现有技术相比，本公开的有益效果是：对人们收到超新星信号，进行沿传播过程、传播路径，系统信道的追溯处理，找到超新星发射端的原始信号，对认识超新星暴发起到作用，实现超新星天文信号去伪求真的作用，减少超新星本源的误判。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为天文信号、超新星信号系统处理结构示意图；

图2和图3均为天文家学测量到超新星天文信号；

图4用本发明处理方法处理结果；

图5脉冲函数对信道的冲击响应，亮度降低；

图6脉冲对信道冲击响应，波长展宽效应。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

通信系统可以模块化分成三大部分，信源、信道、信宿组成。

信源：发射信号；信道：传播信号；信宿：接收信号；如图1所示。

本发明用现代通信理念处理天文信号：充分考虑信道对信号作用，如图1所示。信道的作用：就是传递信号。但是信道对信号由选择传输效应，不同信道传输不一样的信号。如双绞线构成信道，只能传输频率比较低的信号。同轴电缆构成的信道可以传输高频信号。光缆可以传输光频信号。太空信道可以传播电磁波、光波信号。信道对信号由许多副作用：如功率衰减、失真、噪声、色散等，也就说信道传输的信号，接收端信号与输入端信号不一样。目前文天信号没有考虑信道的传播影响，因此，其结论的真实性值得怀疑。

超新星暴发产生的信号：强度之大，亮度可达太阳的10--100亿倍，作用时间很短，仅有十多天或更长一些。与天文恒星的时间相比，时间极短，完全可以看做脉冲函数来处理。

太空信道具有二阶临界阻尼特性。

天文信号用信道处理：

Y(x,t)＝H(x,t)*s(t)+n(t)； (2)

式中，Y(x,t)为信宿(接收端)收到的信号；s(t)为信号源发出的信号；H(x,t)为信道传递函数，与传输媒质、传输距离、信号频率、信号强度等参数有关，n(t)为噪声。

传递函数：

天文信号的发射端、传输通道都是不可预设，不能验证。接收端仅能被动接收，无法改变系统，只能综合、统计、借鉴等方法；要想得到信号源信号，必须研究信道的传递函数，以及噪声：

天文信号源的本源信号：

公式(4)，就是本发明的天文信号信道处理模式。

如果传递函数恒为1，则有

s(t)＝Y(x,t)-n(t)；

就是目前天文阶处理模式。

但是，绝大部分状况，传递函数是很复杂的。

例如：超新星信号的信道处理超新星信号特点：作用时间短----数天到数月或几年的时间内；信号强大非常大：是整个星系的能量总和。因此，可以看做脉冲函数。收到的信号可以看做脉冲函数对信道的冲击响应。信道的传递函数，一般微分方程的表达式

传递函数变换表达式H(s)：

传递函数几种简单模型讨论，

(1)零阶信道模型：仅有能量损失，传递函数为常数：

H(x,t)＝k； (6)

则有：观测到天文信号，可以得到发射源信号

输入与输出成比例关系，与观测结果在图形上，吻合度比较差，得出结论：

零阶信道模型不适合处理超新星信号；

(2)一阶信道模型

脉冲函数定义，超新星发出信号可以看做脉冲函数

与

如果A＝1，它称为单位脉冲函数；

一阶信道脉冲函数作用下，信道传递函数：

针对于超新星信号特点，假定超新星发射信号为脉冲函数，则有：

S_i(t)＝δ(t)； (10)

一阶信道得到脉冲函数的冲击响应：

一阶信道脉冲冲击响应是指数衰减规律，与观测结果在图形上，吻合度比较差，得出结论：一阶信道模型不适合处理超新星信号；

(3)二阶信道模式

令S_o(t)＝Y(x,t)-n(t)，则有：二阶信道输入与输出关系式：

其传递函数：

取变量ξ＝1，

a₁ ²＝4a₀a₂；

当ξ＝1，被称为临界阻尼状态：

当a₁>4a₀a₂且ξ>1，被称为过阻尼状态：

当ξ<1，被称为欠阻尼状态：

用二阶信道，脉冲响应实测图，用简单临界阻尼响应函数拟合

S_o(t)＝0.41t*e^-0.05977t； (17)

与实测拟合曲线非常吻合，如图4所示，也说明太空信道具有二阶信道特征。

图2和图3均为天文家学测量到超新星天文信号；

超新星其亮度比预期低的信道解释：

稳定信号源作用信道：自由空间内，信号源发射电磁波以球面波形式向外传播，亮度与距离成距离平方反比关系：

式中，M--绝对星等；m--视星等；F₁₀--距离10pc是恒星亮度，Fd--恒星在距离d处的亮度。d--距离(单位pc)。

超新星暴发的信号为脉冲信号形式，接收端收到信号看作是脉冲函数对信道的冲击响应。在时间上、或径向上展开。

脉冲随传播距离而展宽，导致信号强度降低，即亮度降低。如图5所示，图5是脉冲函数对信道的冲击响应，红移比预期的大。

信道使频率衰减，满足关系式：

红移很小时，可近似表示为：

超新星暴发的信号为脉冲信号形式，接收端收到信号看作是脉冲函数对信道的冲击响应。在时间上、或径向上展开。

脉冲信号被展宽，频率降低，波长增长。红移量比稳定信号作用信道是大。图6为脉冲对信道冲击响应，波长展宽效应；超新星亮度降低、红移大的观测现象，用多普勒效应解释得到超新星加速后退，宇宙加速膨胀的结论。

超新星亮度降低、红移大的观测现象用二阶信道脉冲响应来解释，因此超新星不用后退，更不用加速后退，宇宙不用加速膨胀。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (1)

1.超新星爆发脉冲信号的信道冲击响应处理方法，其特征是，包括：

地面接收器接收超新星爆发脉冲信号；所述超新星爆发脉冲信号是由超新星本源发射后，经太空信道传播，信道特征用信道传递函数描述，最后到达地面，并被地面接收器接收；

对地面接收到的超新星爆发脉冲信号，进行信道追溯处理，还原出超新星发射的原始信号：

S_o(t)＝Y(x,t)-n(t)；

其中，S_i(t)为还原出的超新星发射的原始信号；Y(x,t)为地面接收器接收到的信号；n(t)为信道噪声信号；H(x,t)为传递函数；x为超新星发射的信号距离地面的距离；t为时间变量；S_o(t)为地面接收器接收到的信号减去噪声信号得到的信号；a₀、a₁、a₂、b₀均为设定常数；H(s)为传递函数H(x,t)的拉普拉斯变换式；s为信号频率。

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