Lomb-Scargle周期图与经典周期图的批判性比较
天体物理仪器与方法
2020-06-12 v2
摘要
检测隐藏在噪声中的信号是天文学中最古老且常见的问题之一。过去已提出多种解决方案,例如基于理论模板最小二乘拟合的参数化方法,或如相位折叠法的非参数技术。然而,它们大多仅适用于具有特定时间演化的信号。对于通用信号,基于周期图的谱方法潜在地最为有效。在天文学中,使用周期图的主要问题是信号采样常不规则。这使高效计算复杂化(无法直接使用的快速傅里叶变换),但总体上更影响了其统计特性的确定。Lomb-Scargle周期图(LSP)解决了这最后一个重要问题,但其主要缺陷是假设了非常特定的数据模型,而该模型对大多数实际应用并不正确。文献中并非总能考虑到这些问题,其理论与实际后果难以解决。此外,除病态采样外,人们普遍认为LSP与经典周期图(CP)通常给出几乎相同的结果。一般而言这成立,但本文表明存在一些情形,LSP在噪声中信号检测上不如CP有效。因此,没有令人信服的理由使用LSP而非CP,因为CP直接关联观测信号与各感兴趣频率处正弦函数的相关函数。
引用
@article{arxiv.1807.01595,
title = {A critical comparison of the Lomb-Scargle and the classical periodograms},
author = {R. Vio and P. Andreani},
journal= {arXiv preprint arXiv:1807.01595},
year = {2020}
}
备注
The paper is updated after expressed interest by some colleagues. Comments are always welcome