小信号检测中的自适应随机共振技术

论文就双稳态非线性系统的结构参数和弱信号及噪声之间的关系进行了仿真,对随机共振技术运用于强噪声背景下的弱信号检测进行了研究。提出了一种随机共振自适应算法,并运用于中频电源的故障信号检测,取得了较好结果。     

基于人工鱼群算法的自适应随机共振方法研究

随机共振为微弱通信信号的检测提供了新途径.本文提出一种基于人工鱼群算法的自适应随机共振新方法,重点研究基于随机共振的微弱周期信号检测技术,将人工鱼群算法和归一化处理结合增强随机共振,适当添加噪声并设定自适应步长策略及迭代停止条件.理论分析和仿真结果表明,对比传统群智能算法处理随机共振其在算法适应性及稳定性、最佳共振精确度、寻优收敛速度、精度方面有明显提升,并为信噪比增益带来3-5dB的提升,运算时间复杂度降低逾70%.     

随机共振应用于窄带PSK信号检测的研究

非线性随机共振系统能够有效利用噪声能量增强微弱周期信号,因此可用于强噪声背景下的微弱通信信号检测。本文提出基于人工鱼群算法的自适应随机共振方法处理相移键控(PSK)信号,分别从算法应用于参数估计、应用于提高带内信噪比、应用于降低检测信噪比门限三个角度分析本文算法对PSK信号检测带来性能上的提升,阐述了采样率在窄带PSK信号随机共振中的作用。对比谱线法,基于人工鱼群算法的自适应随机共振能够明显提升PSK信号参数估计性能,并且将参数估计信噪比门限降低3-6dB。此外,本文验证得到随机共振直接处理窄带周期信号没有实际提升效果。      

一种强噪声背景下弱信号检测的非线性方法

该文利用随机共振技术对工程测量中常碰到的弱信号检测进行了计算机仿真,就信噪比的提高、弱信号的检测等进行了研究。并对信号经随机共振系统处理和不经随机共振系统处理进行检测比较。实验结果表明,随机共振技术完全有可能成为信号检测中一个强有力的新工具。     

基于随机共振电路模拟的微弱周期信号检测

采用电路模拟非线性Duffing振子，利用其随机共振机制来检测微弱周期信号。针对随机共振只适用于极低频输入信号的限制，引入一种适当的变量变换可以将高频信号转化成符合随机共振理论要求的低频信号进行处理，增强了该方法在工程应用中的可行性。采用电路模拟方法检测微弱周期信号，不需要象随机共振数值仿真所要求的那样对信号过采样，在满足采样定理的条件下，可以取较小的采样频率，降低了对硬件的要求。实验表明，该方法能有效地从强背景噪声中检测出微弱周期信号，在机械系统故障早期检测、化学谱信号提取、多传感器测量等领域有实际应用价值。     

随机共振瓦斯微弱信号检测方法研究

为了解决检测煤矿复杂环境中的瓦斯信号时易受周围噪声干扰以至微弱信号被掩埋或产生异常数据的问题,提出一种基于随机共振的微弱瓦斯信号检测方法。采用欠采样原理对大频率信号尺度变换及粒子群算法优化系统结构参量,对大参量微弱信号在随机共振系统中的共振效果进行了理论分析和研究。结果表明,该方法可以以较低的采样频率,自适应地达到较好的共振效果;可有效地滤除噪声并增强系统辨识微弱信号的灵敏度以及信号检测的动态范围。该研究为瓦斯突出信息的早期辨识提供了一定的理论依据。     

大参数随机共振的两种方法及数值仿真

分析了白噪声通过双稳系统的频谱特点，解释了小参数信号（小频率、小幅度）出现随机共振的原因，探讨实现大参数信号随机共振的两种变换方法，并进行了仿真验证。为实际工程中对大频率微弱信号的检测提供了依据。     

弱信号检测领域中随机共振的理论及应用研究

随机共振(SR)是指在一定的非线性条件下,由弱周期信号和噪声(随机干扰)合作而导致的系统强周期输出的现象.介绍了随机共振的起源和绝热近似理论、本征值理论、非周期理论、自适应理论等随机共振理论;提出了实验研究中常用的测度方法及指标,并介绍了近年来国内外各个领域利用随机共振检测弱信号的应用研究实例.最后对随机共振的研究进展做了概括分析.     

基于欠采样随机共振的单频微弱信号检测新方法

由于随机共振具有在特定条件下增强微弱信号信噪比的特性,近年来成为一种全新的微弱信号检测手段。为了克服随机共振绝热近似理论小参数条件的限制,提出一种基于欠采样随机共振的微弱信号检测方法。通过欠采样尺度变换与还原技术,实现了大参数信号的随机共振处理,突破了二次采样变尺度随机共振算法要求采样频率必须大于信号频率的50倍的限制。构建了基于欠采样随机共振的微弱信号检测模型,从理论上证明了方法的可行性。最后利用该方法对信噪比为-27 dB条件下的微弱单频信号检测进行了仿真,结果进一步验证了所提微弱信号检测方案的正确性。所提方法大大降低了信号的采样速率,为将随机共振应用于科斯塔斯(Costas)环的改进奠定了基础。     

随机共振现象与微弱信号接收

本文从随机共振(Stochast ic Resonance)可增强信号信噪比的现象出发,介绍了随机共振非线性双稳势阱模型和参数调节随机共振理论。在此基础上,分析了随机共振现象在微弱信号接收中两种可能的应用途径,通过仿真验证了应用的可行性。最后,分析提出了将随机共振理论应用于弱信号接收需要突破的三大关键技术,即:大参数信号变尺度与还原技术、参数自适应调节技术和调制信号随机共振技术,还提出了初步解决的思路。为拓宽随机共振现象的应用领域和探究解决低信噪比条件下的信号接收提供新的方法和途径。     

随机共振技术在弱信号检测中的应用

针对淹没在噪声中的弱信号测量,利用随机共振技术进行了信号检测的研究。论文就非线性系统的结构参数和弱信号及噪声之间的关系进行了仿真研究,并对信号经随机共振处理和没有处理进行检测比较。实验证明了随机共振技术在强噪声背景下弱信号检测的优越性。     

低信噪比通信信号的自适应调参随机共振方法

参数调节随机共振系统中参数的选择对输出信号的效果优劣具有决定性作用.本文针对目前随机共振无法通用地处理多类微弱通信信号的问题，提出基于自适应调参随机共振的信号增强方法.首先，从信号的特征子空间角度阐释了随机共振的能量转移本质，提出将基于奇异值分解的测度函数作为评价函数进行寻优.其次，在分析了两个不同系统参数的作用后，利用幅度归一化对单参数优化，降低了复杂度，并将滑动平均滤波器加入随机共振模块来防止幅度漂移.最后，以人工鱼群算法为基础，模块化设计出方法的整体框架和具体步骤.仿真结果表明，针对四类共九种信号，该方法能够以平均4至5次的迭代收敛速度实现带噪声的信号和非线性系统的匹配.     

一种随机共振联合小波变换的符号速率估计方法

在非合作通信中,很多情况下由于信道恶化,使得接收信号的信噪比偏低,导致无法对符号速率这一重要参数进行准确估计.随机共振能够在一定程度上利用噪声能量,使其转移并增强微弱信号,小波变换则可以有效检测相位和幅度的瞬变,利用二者各自优势,提出了一种将随机共振与小波变换联合进行MPSK（Multiple Phase Shift Keying,多进制数字相位调制）和MQAM（Multiple Quadrature Amplitude Modulation,多进制正交幅度调制）信号符号速率的估计方法.先利用自适应参数调节随机共振为带噪信号匹配最佳系统参数,之后利用Haar小波变换进一步提取突变信息,不仅弥补了单独使用随机共振效果不佳及其作为非线性系统易发散的缺点,还降低了小波最佳尺度难以确定的影响.仿真实验表明,该方法能够在一定程度上提高输出峰值,降低信噪比门限,适合于低信噪比下的符号速率估计.     

基于频率调制的随机共振系统研究

针对频率调制中存在的门限效应问题,提出了利用非线性科学领域的随机共振原理来降低门限值。首先将接收到的频率调制信号通过一低通滤波器,提取出其中的低频分量,然后输入非线性双稳态系统中,通过调节载波频率,使得系统发生随机共振,多次调节载波频率,可以有效的检测出有用信号的频率。理论分析和仿真结果表明该方法能有效降低频率调制的门限值,并且克服了随机共振不能检测大频率信号的缺点。     

基于参数导引随机共振的数字水印算法

设计并实现了一个基于参数导引随机共振的DCT域数字图像水印算法。在嵌入方,将伪随机的水印序列上采样后与DCT交流系数相加得到嵌入水印的系数,在检测方,待检测图像的DCT交流系数当作随机共振信号处理器的惟一输入,通过调节随机共振信号处理器的参数实现水印的检测。仿真结果表明,算法在保证水印不可感知的前提下能抵抗包括加噪声污染、直方图均衡等信号处理攻击。     

基于变参数随机共振和归一化变换的时变信号检测与恢复

非线性随机共振系统具有利用噪声增强微弱信号的能力,为强噪声背景下的信号检测开辟了新的途径。该文提出一种变参数随机共振(VPSR)模型,实现对非周期信号的有效检测、噪声去除和信号恢复。通过以恢复信号的拟合决定系数和互相关系数作为评判标准,研究分析了不同参数变化对系统输出的影响,分析结果表明该模型能有效地从噪声背景中恢复时变信号。该方法拓展了随机共振用于时变信号检测技术的领域,在时变信号检测和处理以及雷达通讯等方向有着一定的潜在应用价值。