空间引力波探测“太极计划”星间姿态-光程耦合噪声迭代拟合与高精度抑制方法
文献类型：期刊论文
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| 作者 | 叶磊巧; 杜明辉; 徐鹏; 高瑞弘 |
| 刊名 | 中国光学(中英文)
 ; 中国光学(中英文)
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| 出版日期 | 2025-05-15 ; 2025-05-15 |
| 卷号 | 18期号:03页码:583-595 |
| 关键词 | 空间引力波探测 空间引力波探测 姿态-光程耦合噪声 时间延迟干涉 姿态-光程耦合噪声 时间延迟干涉 |
| ISSN号 | 2097-1842 ; 2097-1842 |
| 英文摘要 | 太极空间引力波探测任务采用激光干涉方法测量由引力波引起的皮米尺度距离变化。卫星和可移动光学组件（MOSA）的姿态抖动引起的星间姿态-光程耦合噪声（TTL），将显著降低对引力波信号的灵敏度。为此，需要在数据处理阶段拟合和扣除TTL噪声。本文针对卫星和MOSA的姿态抖动，提出了一种星间TTL噪声抑制算法。首先，对TTL噪声进行一阶线性近似建模，并引入时间延迟干涉（TDI）组合中，得到它在TDI输出中的表现形式；接着，通过比较TDI数据与TDI组合后的TTL噪声模型，建立似然函数；然后，通过极大似然法初步估计TTL耦合系数，从TDI数据中扣除初步拟合的TTL噪声，可估计出残余底噪的统计性质并重新代入似然函数，再次执行TTL耦合系数的极大似然估计；将上述步骤迭代10次，可获得精确的底噪模型；最后，通过马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）方法得到TTL系数的后验分布，完成TTL噪声的精确拟合，从而实现噪声的有效抑制。结果表明，80%以上的系数估计值都在3个标准差内，80%以上的系数估计与真值相差小于0.1 mm/rad。对于不同水平的TTL系数，抑制后的残余TTL噪声都比次级噪声低一个量级，具有一定鲁棒性，尤其适用于底噪模型未知的实际探测场景，满足空间引力波探测需求。; 太极空间引力波探测任务采用激光干涉方法测量由引力波引起的皮米尺度距离变化。卫星和可移动光学组件（MOSA）的姿态抖动引起的星间姿态-光程耦合噪声（TTL），将显著降低对引力波信号的灵敏度。为此，需要在数据处理阶段拟合和扣除TTL噪声。本文针对卫星和MOSA的姿态抖动，提出了一种星间TTL噪声抑制算法。首先，对TTL噪声进行一阶线性近似建模，并引入时间延迟干涉（TDI）组合中，得到它在TDI输出中的表现形式；接着，通过比较TDI数据与TDI组合后的TTL噪声模型，建立似然函数；然后，通过极大似然法初步估计TTL耦合系数，从TDI数据中扣除初步拟合的TTL噪声，可估计出残余底噪的统计性质并重新代入似然函数，再次执行TTL耦合系数的极大似然估计；将上述步骤迭代10次，可获得精确的底噪模型；最后，通过马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）方法得到TTL系数的后验分布，完成TTL噪声的精确拟合，从而实现噪声的有效抑制。结果表明，80%以上的系数估计值都在3个标准差内，80%以上的系数估计与真值相差小于0.1 mm/rad。对于不同水平的TTL系数，抑制后的残余TTL噪声都比次级噪声低一个量级，具有一定鲁棒性，尤其适用于底噪模型未知的实际探测场景，满足空间引力波探测需求。 |
| 语种 | 中文 ; 中文 |
| CSCD记录号 | CSCD:7979251 |
| 资助机构 | 国家重点研发计划（No.2021YFC2201903,No.2021YFC2201901）~~ ; 国家重点研发计划（No.2021YFC2201903,No.2021YFC2201901）~~ |
| 其他责任者 | 杜明辉 ; 杜明辉 |
| 源URL | [http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/101272]  |
| 专题 | 力学研究所_国家微重力实验室 |
| 作者单位 | 1.国科大杭州高等研究院基础物理与数学科学学院 2.中国科学院国家空间科学中心 3.中国科学院大学 4.中国科学院力学研究所引力波实验中心 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 叶磊巧,杜明辉,徐鹏,等. 空间引力波探测“太极计划”星间姿态-光程耦合噪声迭代拟合与高精度抑制方法, 空间引力波探测“太极计划”星间姿态-光程耦合噪声迭代拟合与高精度抑制方法[J]. 中国光学(中英文), 中国光学(中英文),2025, 2025,18, 18(03):583-595, 583-595. |
| APA | 叶磊巧,杜明辉,徐鹏,&高瑞弘.(2025).空间引力波探测“太极计划”星间姿态-光程耦合噪声迭代拟合与高精度抑制方法.中国光学(中英文),18(03),583-595. |
| MLA | 叶磊巧,et al."空间引力波探测“太极计划”星间姿态-光程耦合噪声迭代拟合与高精度抑制方法".中国光学(中英文) 18.03(2025):583-595. |
入库方式： OAI收割
来源：力学研究所
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