小波变换在太阳微波尖峰辐射分析中的应用

论文摘要

小波分析是一种高效的多尺度分析工具，具有良好的时频特性、局部特性和多分辨率等优点，因而被广泛地应用在信号处理、图像处理中。本文的工作是将小波变换应用到对太阳微波尖峰辐射的研究中。其主要内容可概括如下： 叙述了小波发展历史和小波基本理论，并介绍了太阳射电物理的研究对象及射电频谱仪等。尖峰辐射是太阳射电爆发中的一类重要的精细结构，其显著特征是频带窄，通过对尖峰带宽的计算，可以估计尖峰源尺度的大小以及辐射机制的特征参数，这对研究尖峰辐射的辐射机制具有重要意义。本文选取2003年10月底的太阳大爆发中，国家天文台怀柔太阳观测站的“1.08-2.04GHz太阳射电频谱仪”所观测到的两个典型的尖峰辐射事件，分别采用特征检测法和小波谱估算法对其进行带宽分析：特征检测方法是采用小波滤波结合高斯拟合，通过小波变换对数据进行去噪处理，去除尖峰群中的噪声，得到尖峰的频率强度曲线，进而对每一条含有尖峰的频率强度曲线分别进行高斯拟合，确定其带宽，从而得到所有尖峰的最小带宽和平均带宽；小波谱估算法是在通过数值模拟证实可行性的基础上，将含有尖峰辐射的信号的小波谱与噪声的小波谱相比较，得到估计的尖峰辐射的最小带宽和平均带宽。本文对两种方法的结果做了分析比较。最小相对带宽（0.38％，0.34％）与Messmer等人针对米波波段尖峰所得结果基本一致。最后，计算了两个事件的基于Fourier变换的频率功率谱和空间高度尺度功率谱，以及尖峰辐射的平均峰值流量，并分析了它们与带宽的关系。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• §1.1 小波的发展历程
• §1.2 本文研究背景
• §1.3 论文工作介绍
• 第二章 小波分析的基本理论
• §2.1 Fourier分析与小波分析
• §2.2 多分辨分析
• §2.3 小波级数变换与Mallat算法
• §2.4 本章小结
• 第三章 太阳射电尖峰辐射的理论与观测
• §3.1 太阳射电辐射及太阳射电辐射天文学
• §3.2 太阳微波尖峰辐射
• §3.3 太阳射电频谱仪
• §3.4 本章小结
• 第四章 太阳微波爆发中尖峰辐射的带宽计算
• §4.1 引言
• §4.2 单个尖峰辐射带宽分析
• §4.3 小波谱计算尖峰辐射的带宽
• §4.4 结果讨论
• §4.5 本章小结
• 第五章 尖峰的功率谱、峰流量与带宽的关系
• §5.1 尖峰的Fourier功率谱分析
• §5.2 尖峰的峰流量与带宽的关系
• §5.3 本章小结
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果
• 附录