与无线电信号不同,x射线脉冲星信号显示了粒子属性。x射线探测器上针对x射线脉冲星和光子的到达时间记录。收到了光子的数量是一个随机过程,遵循非齐次泊松过程(
17];gydF4y2Ba的概率密度函数(PDF)所示
(1)
P
N
T
o
b
年代
=
k
=
∫
0
T
o
b
年代
λ
t
d
t
k
经验值
- - - - - -
∫
0
T
o
b
年代
λ
t
d
t
k
!
,
在哪里<我nl我ne- - - - - -formula>
T
o
b
年代
观察时间,<我nl我ne- - - - - -formula>
N
T
o
b
年代
是收到了光子的数量,和<我nl我ne- - - - - -formula>
λ
t
的到达率光子。<我nl我ne- - - - - -formula>
λ
t
由x射线脉冲星信号和x射线背景噪音:
(2)
λ
t
=
λ
b
+
λ
年代
h
θ
t
,
在哪里<我nl我ne- - - - - -formula>
λ
b
是x射线背景噪音的比率几乎是定常在宇宙环境中,<我nl我ne- - - - - -formula>
λ
年代
是x射线脉冲星信号的变化,<我nl我ne- - - - - -formula>
h
θ
t
是x射线脉冲星信号的归一化标准剖面,然后呢<我nl我ne- - - - - -formula>
θ
t
是x射线脉冲星信号的相位。随着x射线脉冲星信号周期,<我nl我ne- - - - - -formula>
h
θ
t
+
T
=
h
θ
t
,在那里<我nl我ne- - - - - -formula>
T
是这段时间。
把观察到的时间<我nl我ne- - - - - -formula>
N
段,如图所示
1gydF4y2Ba。每一段时间<我nl我ne- - - - - -formula>
Δ
t
。如果<我nl我ne- - - - - -formula>
Δ
t
足够短,x射线光子的到达率的<我nl我ne- - - - - -formula>
n
th段<我nl我ne- - - - - -formula>
λ
n
θ
可以表示为(
17]
(3)
λ
n
θ
≈
1
Δ
t
∫
t
0
+
n
- - - - - -
1
Δ
t
t
0
+
n
Δ
t
λ
t
;
θ
d
t
。
的光子数<我nl我ne- - - - - -formula>
n
th段<我nl我ne- - - - - -formula>
x
n
是一个随机变量服从泊松分布。PDF的<我nl我ne- - - - - -formula>
x
n
可以表示为
(4)
p
x
n
=
k
;
θ
=
λ
n
θ
Δ
t
k
k
!
经验值
- - - - - -
λ
n
θ
Δ
t
。
每个部分都是相互独立的随机变量,联合概率密度函数(JPDF)可以表示为
(5)
p
X
;
θ
=
∏
n
=
1
N
p
x
n
;
θ
=
∏
n
=
1
N
λ
n
θ
Δ
t
x
n
x
n
!
经验值
- - - - - -
λ
n
θ
Δ
t
,
在哪里<我nl我ne- - - - - -formula>
X
=
x
1
x
2
⋯
x
N
T
。
gydF4y2Ba为了简化分析,我们假设识别两个x射线脉冲星。这些x射线脉冲星信号的JPDF,分别表示为
(6)
H
1
:
p
1
X
;
θ
n
=
∏
n
=
1
N
λ
b
+
λ
年代
1
h
1
θ
n
Δ
t
x
n
x
n
!
经验值
- - - - - -
λ
b
+
λ
年代
1
h
1
θ
n
Δ
t
,
H
2
:
p
2
X
;
θ
n
=
∏
n
=
1
N
λ
b
+
λ
年代
2
h
2
θ
n
Δ
t
x
n
x
n
!
经验值
- - - - - -
λ
b
+
λ
年代
2
h
2
θ
n
Δ
t
。
基于贝叶斯理论,识别错误的概率是
18]
(7)
p
e
=
p
H
1
∣
H
2
p
H
2
+
p
H
2
∣
H
1
p
H
1
=
p
H
2
∫
R
1
p
X
∣
H
2
d
X
+
p
H
1
∫
R
2
p
X
∣
H
1
d
X
=
p
H
2
∫
R
1
p
X
∣
H
2
d
X
+
p
H
1
1
- - - - - -
∫
R
1
p
X
∣
H
1
d
X
=
p
H
1
+
∫
R
1
p
H
2
p
X
∣
H
2
- - - - - -
p
H
1
p
X
∣
H
1
d
X
,
在哪里<我nl我ne- - - - - -formula>
R
1
是决定的<我nl我ne- - - - - -formula>
H
1
和<我nl我ne- - - - - -formula>
R
2
是决定的<我nl我ne- - - - - -formula>
H
2
。
gydF4y2Ba我们的目标是最小化<我nl我ne- - - - - -formula>
p
e
。然后,我们决定<我nl我ne- - - - - -formula>
X
属于<我nl我ne- - - - - -formula>
H
1
,当且仅当
(8)
p
H
2
p
X
∣
H
2
- - - - - -
p
H
1
p
X
∣
H
1
<
0
。
假设<我nl我ne- - - - - -formula>
p
H
1
=
p
H
2
并采取对数双方不平等的(
8gydF4y2Ba)。然后,我们可以决定标准:
(9)
ln
p
X
∣
H
1
p
X
∣
H
2
>
0
,
X
∈
H
1
,
ln
p
X
∣
H
1
p
X
∣
H
2
≤
0
,
X
∈
H
2
。
把(
6gydF4y2Ba)提出的决策准则(
9),
(10)
l
n
p
1
X
;
θ
n
p
2
X
;
θ
n
=
∑
n
=
1
N
x
n
l
n
λ
b
+
λ
年代
1
h
1
θ
n
- - - - - -
l
n
λ
b
+
λ
年代
2
h
2
θ
n
- - - - - -
∑
n
=
1
N
λ
年代
1
h
1
θ
n
- - - - - -
λ
年代
2
h
2
θ
n
Δ
t
。
在(
10),
∑
n
=
1
N
λ
年代
1
h
1
θ
n
- - - - - -
λ
年代
2
h
2
θ
n
Δ
t
是恒定的条件下固定的观察时间。假设<我nl我ne- - - - - -formula>
- - - - - -
∑
n
=
1
N
λ
年代
1
h
1
θ
n
- - - - - -
λ
年代
2
h
2
θ
n
Δ
t
=
W
0
,<我nl我ne- - - - - -formula>
ln
λ
b
+
λ
年代
1
h
1
θ
n
- - - - - -
ln
λ
b
+
λ
年代
2
h
2
θ
n
=
w
n
,<我nl我ne- - - - - -formula>
W
=
w
1
w
2
⋯
w
N
T
,然后使用贝叶斯最小的分类器识别误差准则对x射线脉冲星识别可以表示为
(11)
g
X
=
W
T
X
+
W
0
。
从(
11),
g
X
=
0
决定决定表面,表面是一个超平面。的超平面将多维空间划分为两个部分<我nl我ne- - - - - -formula>
R
1
=
g
X
≥
0
和<我nl我ne- - - - - -formula>
R
2
=
g
X
<
0
。
年代ec><年代ec id="sec3.2">
3.2。性能评估
所示的错误识别的概率(
7gydF4y2Ba)。为了估计<我nl我ne- - - - - -formula>
p
e
,我们假设<我nl我ne- - - - - -formula>
p
H
1
=
p
H
2
=
0.5
,没有通用性,计算<我nl我ne- - - - - -formula>
∫
R
1
p
X
∣
H
2
d
X
和<我nl我ne- - - - - -formula>
∫
R
2
p
X
∣
H
1
d
X
。
gydF4y2Ba作为<我nl我ne- - - - - -formula>
x
n
服从泊松分布的到达率<我nl我ne- - - - - -formula>
λ
n
θ
Δ
t
的PDF<我nl我ne- - - - - -formula>
x
n
所示(
4gydF4y2Ba)。的平均值<我nl我ne- - - - - -formula>
x
n
是<我nl我ne- - - - - -formula>
ε
n
=
E
x
n
=
λ
n
θ
Δ
t
的方差<我nl我ne- - - - - -formula>
x
n
是<我nl我ne- - - - - -formula>
σ
n
2
=
var
x
n
=
λ
n
θ
Δ
t
。的每个元素<我nl我ne- - - - - -formula>
X
是独立的;根据中心极限定理,<我nl我ne- - - - - -formula>
g
X
服从高斯分布的平均水平<我nl我ne- - - - - -formula>
ε
g
X
和方差<我nl我ne- - - - - -formula>
σ
g
X
2
。PDF的<我nl我ne- - - - - -formula>
g
X
可以表示为
(12)
P
g
X
=
1
2
π
σ
g
X
经验值
- - - - - -
g
X
- - - - - -
ε
g
X
2
2
σ
g
X
2
,
ε
g
X
=
E
g
X
=
E
W
T
X
+
W
0
=
∑
n
=
1
N
w
n
ε
n
+
W
0
,
σ
g
X
2
=
v
一个
r
g
X
=
v
一个
r
W
T
X
+
W
0
=
∑
n
=
1
N
w
n
2
σ
n
2
;
然后,
(13)
∫
R
2
p
X
∣
H
1
d
X
=
P
g
X
∣
H
1
<
0
=
∫
- - - - - -
∞
0
1
2
π
σ
g
X
∣
H
1
e
x
p
- - - - - -
g
X
∣
H
1
- - - - - -
ε
g
X
∣
H
1
2
2
σ
g
X
∣
H
1
2
d
g
X
∣
H
1
=
问
g
X
∣
H
1
- - - - - -
ε
g
X
∣
H
1
σ
g
X
∣
H
1
,
在哪里<我nl我ne- - - - - -formula>
问
·
是<我t一个l我c>问我t一个l我c>函数,<我nl我ne- - - - - -formula>
问
x
=
∫
x
+
∞
1
/
2
π
经验值
- - - - - -
1
/
2
t
2
d
t
。
gydF4y2Ba识别的概率<我nl我ne- - - - - -formula>
H
1
可以表示为
(14)
P
c
1
=
1
- - - - - -
∫
R
2
p
X
∣
H
1
d
X
=
1
- - - - - -
问
g
X
∣
H
1
- - - - - -
ε
g
X
∣
H
1
σ
g
X
∣
H
1
。
同样,识别的概率<我nl我ne- - - - - -formula>
H
2
是
(15)
P
c
2
=
1
- - - - - -
∫
R
1
p
X
∣
H
2
d
X
=
1
- - - - - -
问
g
X
∣
H
2
- - - - - -
ε
g
X
∣
H
2
σ
g
X
∣
H
2
。
3.3。识别为多个x射线脉冲星
从(
11),gydF4y2Ba两个x射线脉冲星表面确定的决定。我们扩展x射线脉冲星的数量<我nl我ne- - - - - -formula>
K
;表面是组合的数量决定<我nl我ne- - - - - -formula>
C
K
2
。减少复杂的贝叶斯分类器,我们变形(
10gydF4y2Ba)和计算每个x射线脉冲星的特性:
(16)
ln
p
1
X
;
θ
n
p
2
X
;
θ
n
=
∑
n
=
1
N
x
n
ln
λ
b
+
λ
年代
1
h
1
θ
n
- - - - - -
λ
年代
1
h
1
θ
n
Δ
t
- - - - - -
∑
n
=
1
N
x
n
ln
λ
b
+
λ
年代
2
h
2
θ
n
- - - - - -
λ
年代
2
h
2
θ
n
Δ
t
。
第一项(
16gydF4y2Ba)只有第一个x射线脉冲星的问题;第二个项目(
16gydF4y2Ba)是只有第二个x射线脉冲星。然后,我们可以得到的特性<我nl我ne- - - - - -formula>
我
th x射线脉冲星:
(17)
J
我
X
=
∑
n
=
1
N
x
n
l
n
λ
b
+
λ
年代
我
h
我
θ
n
- - - - - -
λ
年代
我
h
我
θ
n
Δ
t
。