专利名称：基于决策信息融合的x射线脉冲星微弱信号检测方法
技术领域：
本发明属于多传感器决策信息融合领域，具体涉及一种基于决策信息融合理论的X射线脉冲星微弱信号检测方法。
背景技术：
X射线脉冲星是一种具有超高温、超高压、超强磁场和超高稳定周期的中子星，X射线脉冲星(XP: X-ray Pulsar)以其抗干扰能力强,可靠性高的特点,在天文自主导航领域，具有极大的研究价值和应用潜力。针对X射线脉冲星的应用，必须进行针对X射线脉冲星信号的脉冲轮廓捕获，通常使用安装在航天器上的X射线探测器，对脉冲星辐射的X射线光子进行探测，然后通过多周期累积形成脉冲星的脉冲轮廓，从而完成对X脉冲星信号脉冲轮廓的捕获。
现有方法存在的问题在于由于脉冲星信号通过长时间远距离传输会受到背景噪声的严重干扰，其信噪比很低，为了能够有效的捕获其脉冲轮廓，降低背景噪声的干扰，通常需要对成百个探测器观测到的光子进行上千个周期的积累，同时还要加入其他一些可以降低噪声干扰的辅助算法；同时考虑到在自主导航条件下，通常要求对脉冲轮廓进行实时捕获，这就要求信号处理系统需要同时具备很大的存储空间和极高的处理速度，整个系统的实现代价高昂。要解决上述问题就需要提高针对脉冲星光子的检测性能，而近些年来受到广泛那就的决策信息融合理论为实现这一目的提供了良好的解决思路，这是因为通过决策信息融合可以有效的对不同探测器所探测到的结果的加以融合处理，通过一定的融合手段，较好的降低背景噪声对脉冲星信号的影响，提高对脉冲星光子的检测性能，在与传统方法相当的技术条件情况下，相对于传统脉冲轮廓捕获方法，显著降低脉冲轮廓捕获所需的累积周期，降低信号处理对系统的存储空间和处理速度的要求。

发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种解决现有的脉冲星信号处理方法存在的积累周期长、存储空间大、处理能力要求高的缺点，可以用较少的积累周期获得与原有方法相同的脉冲星信号脉冲轮廓的基于决策信息融合理论的X射线脉冲星微弱信号检测方法。为解决上述的技术问题，本发明采取的技术方案
一种基于决策信息融合理论的X射线脉冲星微弱信号检测方法，其特殊之处在于通过选择光子探测时间区间，将各个光子探测器针对光子的探测活动抽象为一个二值化问题，即光子是否到达，然后使用决策信息融合规则对各个光子探测器得到的光子是否到达的二值化结论进行融合处理，最终得到脉冲星光子是否到达的全局结论，最终对不同时间区间的上述全局结论进行积累，最终得到脉冲星信号的脉冲轮廓。上述的检测方法通过以下步骤实现
(I)、通过给定时间间隔内，X射线光子到达个数的概率密度函数，确定X射线探测器组观测X射线光子到达的观测间隔时间；
(2)、通过决策信息融合方法有效处理X射线探测器组观测到的X射线光子到达事件的决策信息并最终确定X射线脉冲星光子是否到达的全局决策；
(3)根据步骤(I)已确定的观测间隔时间，使用X射线探测器组对X射线光子进行观测，并将获得的观测数据存储在采样存储器中；
(4)将采样存储器中的观测数据，使用决策信息融合方法获取X射线脉冲星光子到达时间的全局决策信息。上述的观测间隔时间通过以下方法确定
在任意时间段内，检测器接收到t个光子的概率服从非齐次泊松过程
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其中，>0是NHPP的时变速率函数，表示光子到达的瞬时流量，其表达式为
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巧和Jr分别为脉冲星方向上光子辐射流量和背景辐射流量，MO为归一化的累积脉
冲轮廓，根据式(I)可以假设，当时间段(Gt)取得足够小的时候，则检测器接收到I个光子
或没有接收到光子的概率和将趋近于1，把检测器的检测结果简单的归纳为二值化的决策，即接收到光子或是没有接收到光子。上述的根据(I)式假设当时间段取得足够小的时候，则检测器接收到I个
光子或没有接收到光子的概率和将趋近于1，把检测器的检测结果简单的归纳为二值化的决策，即接收到光子或是没有接收到光子，根据相应的稀疏度确定随机稀疏采样的平均频率。上述的决策信息融合方法的确定方法为在对光子到达时间进行二值化处理后，若存在ΛΖ个X射线探测器同时进行检测，则可以使用这些检测器共同构成一个典型的分布式决策信息融合系统；存在有脉冲星光子到达而没接收到，或是没有脉冲星光子到达而误认为检测到，将上述两种情况使用概率来表示，则任意检测器SCs=I, 2，…N)的上述两种情况下的概率分别为1-/\和/、，和/%分别代表检测器的发现概率和虚警概率，在进行决策信息融合处理时，使用表决决策信息融合规则，即A/#决策信息融合规则，其定义为在#个检测器中若有A个接收到光子则最终认为接收到了脉冲星的光子，则整个系统的发现概率和虚警概率可以表示为
τα ..... I IJ η π — Π — I* ΛΛ
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+VQIPl (3)
权利要求
1.一种基于决策信息融合理论的X射线脉冲星微弱信号检测方法，其特征在于通过选择光子探测时间区间，将各个光子探测器针对光子的探测活动抽象为一个二值化问题，即光子是否到达，然后使用决策信息融合规则对各个光子探测器得到的光子是否到达的二值化结论进行融合处理，最终得到脉冲星光子是否到达的全局结论，最终对不同时间区间的上述全局结论进行积累，最终得到脉冲星信号的脉冲轮廓。
2.根据权利要求I所述的基于决策信息融合理论的X射线脉冲星微弱信号检测方法，其特征在于所述的检测方法通过以下步骤实现 (1)、通过给定时间间隔内，X射线光子到达个数的概率密度函数，确定X射线探测器组观测X射线光子到达的观测间隔时间； (2)、通过决策信息融合方法有效处理X射线探测器组观测到的X射线光子到达事件的决策信息并最终确定X射线脉冲星光子是否到达的全局决策； (3)根据步骤(I)已确定的观测间隔时间，使用X射线探测器组对X射线光子进行观测，并将获得的观测数据存储在采样存储器中； (4)将采样存储器中的观测数据，使用决策信息融合方法获取X射线脉冲星光子到达时间的全局决策信息。
3.根据权利要求2所述的基于决策信息融合理论的X射线脉冲星微弱信号检测方法，其特征在于所述的观测间隔时间通过以下方法确定 在任意时间段(％ )内，检测器接收到个光子的概率服从非齐次泊松过程 办从)]= ((r) atpKiH⑴ 其中，_>0是NHPP的时变速率函数，表示光子到达的瞬时流量，其表达式为 A{i} = Bx+(Fx BT) p{t)(2) 巧和鳥分别为脉冲星方向上光子辐射流量和背景辐射流量，PiO为归一化的累积脉冲轮廓，根据式(I)可以假设，当时间段(匕4)取得足够小的时候，则检测器接收到I个光子或没有接收到光子的概率和将趋近于1，把检测器的检测结果简单的归纳为二值化的决策，即接收到光子或是没有接收到光子。
4.根据权利要求3所述的基于决策信息融合理论的X射线脉冲星微弱信号检测方法，其特征在于所述的根据(I)式假设当时间段CMf)取得足够小的时候，则检测器接收到I个光子或没有接收到光子的概率和将趋近于1，把检测器的检测结果简单的归纳为二值化的决策，即接收到光子或是没有接收到光子，根据相应的稀疏度确定随机稀疏采样的平均频率。
5.根据权利要求2所述的基于决策信息融合理论的X射线脉冲星微弱信号检测方法，其特征在于所述的决策信息融合方法的确定方法为在对光子到达时间进行二值化处理后，若存在#个X射线探测器同时进行检测，则可以使用这些检测器共同构成一个典型的分布式决策信息融合系统；存在有脉冲星光子到达而没接收到，或是没有脉冲星光子到达而误认为检测到，将上述两种情况使用概率来表示，则任意检测器·5(5=1，2，…AO的上述两种情况下的概率分别为1-/\和/、，和/%分别代表检测器的发现概率和虚警概率，在进行决策信息融合处理时，使用表决决策信息融合规则，即々/#决策信息融合规则，其定义为在#个检测器中若有A个接收到光子则最终认为接收到了脉冲星的光子，则整个系统的发现概率和虚警概率可以表示为
全文摘要
本发明涉及一种基于决策信息融合理论的X射线脉冲星微弱信号检测方法。本发明通过选择光子探测时间区间，将各个光子探测器针对光子的探测活动抽象为一个二值化问题，即光子是否到达，然后使用决策信息融合规则对各个光子探测器得到的光子是否到达的二值化结论进行融合处理，最终得到脉冲星光子是否到达的全局结论，最终对不同时间区间的上述全局结论进行积累，最终得到脉冲星信号的脉冲轮廓。本发明提高了对光子到达事件的观测准确性，降低了噪声对信号的影响，有助于使用更少的观测周期完成对X射线脉冲星脉冲轮廓的积累。
文档编号G01C21/02GK102829780SQ201210312838
公开日2012年12月19日 申请日期2012年8月30日 优先权日2012年8月30日
发明者袁晓光, 苏哲, 何晓川, 冯冬竹, 许录平 申请人:西安电子科技大学