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小波变换在太阳微波尖峰辐射分析中的应用

朱艳鑫  
【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。


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