基于小波变换与数学形态学的射电天文单站观测降噪方法

中性氢的 21 cm 辐射为研究早期宇宙及其演化提供了关键信息。为推进该研究,各国投入巨资建设大型低频射电望远镜阵列,如低频阵列(LOFAR)以及平方公里阵列第一阶段低频部分(SKA1-low)。这些设备对射电天文研究至关重要。然而,电离层等离子体干扰、环境射电噪声以及仪器相关效应等挑战日益突出,成为宇宙学研究的主要障碍。为应对这些问题,本文提出一种结合小波变换与数学形态学的高效信号处理方法。该方法包含以下步骤:背景扣除——消除射电观测信号中的背景干扰;小波变换——对扣除背景噪声后的信号进行二维离散小波变换,随后对小波系数进行阈值处理以有效去除干扰成分;小波反演——利用小波反演重构处理后的信号;数学形态学——对重构信号进一步优化以精化结果。利用新疆天文台与云南天文台的太阳观测数据进行了实验验证。结果表明,该方法能够在保留有用信号的同时成功去除干扰信号,从而提高射电天文观测的精度,并降低射电干扰(RFI)的影响。