太阳射电频谱仪数据采集与处理平台的研究与设计

论文摘要

随着新一轮太阳活动年的日益临近,太阳射电观测越来越受到人们的关注,研究太阳的活动对电离层以及地球通讯影响已经成为科研领域的一个热门课题。本文的研究目的是通过对控制抛物面天线正确跟踪太阳,接收射电信号,将连接到抛物面天线的频谱仪读取到的射电数据保存并初步处理,最后得到太阳射电流量数据并建立表征太阳活动的基础数据库,为人们研究、预报太阳活动提供分析的依据。本文完成的主要工作包含四个方面:第一控制抛物面天线跟踪太阳,基本实现方法是利用当年的天文年历来计算出本年度中太阳每天在日出日落时段中固定时刻的方位角和仰角,实现抛物面天线对太阳的跟踪。第二太阳射电频谱仪系统硬件组成以及系统软件设计。第三太阳射电频谱仪系统数据采集通道,网络和采集流程的设计和实现。第四太阳射电原始频谱图进行通道归一化处理去除网格,然后用小波方法对射电频谱图进一步消除纵向网纹,从而得到了太阳射电频谱图的洁化的动态频谱图。本文的研究成果可直接应用于射电望远镜系统前期的天线跟踪、数据采集和后期的数据处理。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 太阳射电研究背景及内容
• 1.1.1 太阳射电的研究背景
• 1.1.2 太阳射电的研究内容
• 1.2 太阳射电爆发研究发展概况
• 1.3 本课题的来源及任务
• 2 跟踪太阳
• 2.1 引言
• 2.2 天球坐标系
• 2.2.1 时角坐标系（第一赤道坐标系）
• 2.2.2 赤道坐标系（第二赤道坐标系）
• 2.2.3 地平坐标系
• 2.3 时间计量系统
• 2.3.1 世界时（UT）
• 2.3.2 国际原子时（TAI）
• 2.3.3 协调世界时（UTC）
• 2.3.4 地球动力时（TDT）
• 2.3.5 格林尼治平均恒星时（GMST）
• 2.4 跟踪太阳的计算
• 2.5 本章小结
• 3 太阳射电频谱仪观测系统
• 3.1 引言
• 3.2 太阳射电观测的基本系统指标和观测参量
• 3.2.1 相关系统指标
• 3.2.2 太阳射电观测的相关基本参量
• 3.3 本文太阳射电频谱仪观测系统指标的确定
• 3.3.1 国外同类观测设备指标
• 3.3.2 本文太阳射电频谱仪系统工作指标
• 3.4 太阳射电频谱仪硬件系统
• 3.5 太阳射电频谱仪软件系统设计
• 3.5.1 基本功能描述
• 3.5.2 系统软件框图
• 3.5.3 系统软件界面
• 3.6 本章小结
• 4 太阳射电频谱仪数据采集
• 4.1 引言
• 4.2 频谱分析仪
• 4.3 采集通道和控制网络
• 4.3.1 采集通道
• 4.3.2 控制网络
• 4.4 数据采集流程
• 4.4.1 数据采集流程
• 4.4.2 天线控制
• 4.4.3 频谱仪的控制
• 4.4.4 数据存储
• 4.5 数据采集设备
• 4.5.1 天线伺服控制设备
• 4.5.2 数据服务器
• 4.6 本章小结
• 5 太阳射电频谱仪数据处理
• 5.1 引言
• 5.2 通道特性数据处理
• 5.2.1 噪声系数测试
• 5.2.2 通道增益计算
• 5.2.3 系统灵敏度计算
• 5.2.4 数据实例处理及分析（以6 米天线接收数据为例）
• 5.3 定标
• 5.3.1 定标方法
• 5.3.2 定标系数的计算
• 5.3.3 太阳的射电流量密度的计算
• 5.4 小波图谱去噪
• 5.4.1 小波分析基本理论
• 5.4.2 太阳射电图谱小波去噪算法
• 5.4.3 处理结果与结论
• 5.5 本章小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文