一种快速射电暴实时探测装置、系统和方法

YNAO OpenIR > 射电天文研究组

	一种快速射电暴实时探测装置、系统和方法
	徐永华; 郝龙飞; 李志玄; 黄玉祥; 沈发新; 邓林华
申请（专利权）人	中国科学院云南天文台
专利号	ZL202310236276.9
申请号	CN202310236276.9
	2023-08-18
申请日期	2023-03-13
公开（公告）号	CN116610972A
公开日期	2023-08-18
IPC 分类号	G06F18/24G06F18/214G06F18/21G01R29/08
授权国家	中国
专利类型	发明
专利状态	公开
学科领域	天文学 ; 射电天文学 ; 射电天文方法 ; 机械工程 ; 仪器仪表技术 ; 天文仪器
产权排序	1
摘要	本发明公开了一种快速射电暴实时探测装置，其特征在于：包括依次连接的信号处理单元、数据识别单元、计算节点、信号合成模块、候选探测分类模块、实时绘图模块和判断储存单元，所述数据识别单元包括预处理单元、分析单元、提取单元、处理单元、识别单元和判断单元，所述预处理单元对接收的数据处理并发送到分析单元进行分析，所述提取单元对分析单元分析的快速射电暴候选体进行识别标记；本发明采用深度学习算法对快速射电暴样本信号进行识别，且利用特征的图像数据进行信号的识别，提高信号的识别准确率；利用本系统中的识别单元保存数据、发布网络链接并通知科学家和其它望远镜发出预警通知，实现快速跟踪观测。
主权项	1.一种快速射电暴实时探测装置，其特征在于：包括依次连接的信号处理单元(1)、数据识别单元(2)、计算节点(3)、信号合成模块(4)、候选探测分类模块(5)、实时绘图模块(6)和判断储存单元(7)，所述数据识别单元(2)包括预处理单元(21)、分析单元(22)、提取单元(23)、处理单元(24)、识别单元(25)和判断单元(26)，所述预处理单元(21)对接收的数据处理并发送到分析单元(22)进行分析，所述提取单元(23)对分析单元(22)分析的快速射电暴候选体进行识别标记，把提出的数据通过处理单元(24)和识别单元(25)进行处理，用于对频率时间数据及色散时间数据推理分类，以识别出快速射电暴信号。 2.根据权利要求1所述的一种快速射电暴实时探测装置，其特征在于：所述数据识别单元(2)对数据进行识别分类步骤为：(1)获取分类模型，包括：获取样本数据集，所述样本数据集包括模拟正样本、模拟负样本以及实际记录的数据，所述模拟正样本为模拟产生的快速射电暴正样本，所述模拟负样本为模拟产生的含噪声的电磁干扰信号负样本；对所述样本数据集进行数据切割与标准化处理，生成色散时间图像样本数据以及频率时间图像样本数据；将所述样本数据集输入深度学习模型进行训练；对训练后的所述深度学习模型进行评估及优化，得到所述分类模型；将所述频率时间数据及所述色散时间数据输入所述分类模型，以识别所述快速射电暴信号；(2)将所述频率时间数据及所述色散时间数据输入所述分类模型，以识别所述快速射电暴信号，同时保存数据、发布网络链接并通知科学家和其他望远镜发出通知预警，实现快速跟踪观测。 3.根据权利要求2所述的一种快速射电暴实时探测装置，其特征在于：所述深度学习算法采用DenseNet121模型描述频率时间图像样本，采用Xception模型描述色散时间图像样本。 4.根据权利要求1所述的一种快速射电暴实时探测装置，其特征在于：所述信号处理单元(1)对信号进行采集和频域变换，所述数据识别单元(2)对快速射电暴进行分析识别，所述计算节点(3)对快速射电暴信号实时处理，分别提取出每路快速射电暴观测数据中的快速射电暴候选体并将其分别存储，所述信号合成模块(4)、候选探测分类模块(5)和实时绘图模块(6)对计算节点的数据进行并发信号合成；判别快速射电暴候选体探测和分类；对快速射电暴候选体进行成图，并链接至网络发布单元进行发布，所述判断储存单元(7)读取输出的数据键值，判断是否为快速射电暴候选体，是快速射电暴候选体则从相应的所述计算节点中读取数据写入到快速磁盘阵列中，不是快速射电暴候选体则删除。 5.根据权利要求4所述的一种快速射电暴实时探测装置，其特征在于：所述信号处理单元(1)对多个快速射电暴信号进行信号采集和频域变换，输出多个快速射电暴观测数据，所述信号处理单元包括：快速射电暴数据采集与频域变换子单元。 6.根据权利要求1所述的一种快速射电暴实时探测装置，其特征在于：所述计算节点(3)通过高速数据交换单元接收所述数据识别单元(2)输出的快速射电暴观测数据，进行高速数据交换后输出并进行实时处理，提取出快速射电暴观测数据中的快速射电暴候选体并将其分别存储；信号合成模块(4)根据所述计算节点中存储的时间信息汇聚N个计算节点同一时间的数据进行并发信号合成；候选探测分类模块(5)判别快速射电暴候选体进行快速射电暴候选体探测和分类；实时绘图模块(6)对快速射电暴候选体进行成图，链接至网络发布单元进行发布。 7.根据权利要求1所述的一种快速射电暴实时探测装置，其特征在于：所述判断所述快速射电暴候选体数据中是否存在标记为快速射电暴信号的数据，若是，则保存所述快速射电暴候选体数据、并发布预警信号；若否，则删除所述快速射电暴候选体数，对所述包含快速射电暴候选体的数据进行处理，以生成与所述频率时间数据对应的所述频率时间图像及与所述色散时间数据对应的所述色散时间图像，所述频率时间图像以及所述色散时间图像用以显示所述快速射电暴信号。 8.一种快速射电暴实时探测系统，其特征在于：包括权利要求1所述的快速射电暴实时探测装置以及与快速射电暴实时探测装置相连的射电望远镜。 9.一种快速射电暴实时探测方法，其特征在于：包括对快速射电暴观测信号进行采样和预处理，得到快速射电暴观测数据；对快速射电暴观测数据进行实时处理，提取出快速射电暴候选体并将其存储；将快速射电暴候选体对应的信息对外发送，实现快速射电暴的实时搜寻、存储与发布。 10.根据权利要求9所述的一种快速射电暴实时探测方法，其特征在于：所述对快速射电暴的观测信号进行预处理包括对所述快速射电暴候选体文件中的干扰进行标记，根据所述快速射电暴候选体列表，提取包含快速射电暴候选体的数据，包括：使用干扰信号对所述快速射电暴候选文本中的干扰进行标记，其中，窄带或固定频率的射频干扰RFI通过制作.mask文件的方式对特定的频率进行标记；时变或频变的射频干扰RFI根据.cand文件中的候选体文件提取快速射电暴观测数据中对应的数据，得到包含快速射电暴候选体的数据；对所述包含快速射电暴候选体的数据进行处理，得到频率时间数据及色散时间数据，包括：对所述包含快速射电暴候选体的数据进行标准化，得到频率时间数据；对所述包含快速射电暴候选体的数据进行标准化，再进行消色散处理，得到所述色散时间数据；对所述频率时间数据及所述色散时间数据推理分类，识别快速射电暴信号。
语种	中文
专利代理人	连中浩
代理机构	北京箐昱专利代理事务所（普通合伙）
文献类型	专利
条目标识符	http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/26172
专题	射电天文研究组抚仙湖太阳观测和研究基地
作者单位	中国科学院云南天文台, 云南省昆明市官渡区羊方旺396号
第一作者单位	中国科学院云南天文台
推荐引用方式 GB/T 7714	徐永华,郝龙飞,李志玄,等. 一种快速射电暴实时探测装置、系统和方法. ZL202310236276.9[P]. 2023-08-18.

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CN116610972A-一种快速射电暴（572KB）	专利		开放获取	CC BY-NC-SA	浏览请求全文