基于随机共振原理的自适应信号检测技术研究

强噪声背景下提取微弱信号是信号处理技术中倍受关注的课题.该文应用随机共振对微弱信号检测的原理,在研究了双稳态非线性系统的基础上,设计了非线性系统以及其控制电路.通过模拟工程实际,提出了简单的自适应算法,验证其对于微弱信号检测的有效性.     

利用参数调节随机共振检测大参数信号

在参数可调双稳态系统的基础上,分析了影响系统输出的主要因素,论述了在信号检测方面参数调节随机共振比噪声调节随机共振更具优越性,并从系统响应速度的角度出发,通过对输出响应和输入信号之间相关系数的分析．说明了适当地选择系统参数可以实现对大参数信号的检测．数值仿真实验结果表明,参数调节随机共振方法在信号检测方面有着很好的应用前景．     

输入非线性方程误差自回归系统的多新息辨识方法

典型块结构非线性系统包括基本的输入非线性系统、输出非线性系统、输入输出非线性系统、反馈非线性系统等.输入非线性系统包括输入非线性方程误差类系统和输入非线性输出误差类系统.以输入非线性方程误差自回归系统,即输入非线性受控自回归自回归(IN-CARAR)系统为例,分别基于过参数化模型,基于关键项分离原理,基于数据滤波技术以及基于辨识模型分解技术,研究和提出了IN-CARAR系统的随机梯度辨识方法、多新息随机梯度辨识方法、递推最小二乘辨识方法、多新息最小二乘辨识方法.这些方法可以推广到其他输入非线性方程误差系统、输入非线性输出误差类系统、输出非线性方程误差类系统、输出非线性输出类系统、反馈非线性系统等.同时,给出了几个典型辨识算法的计算步骤、流程图和计算量.     

随机共振应用于大频率周期性弱信号检测

研究了利用随机共振检测强噪声背景下的大频率周期性弱信号.利用时序步进采样将大频率待测周期性弱信号的频率降低,再利用非线性双稳态系统的随机共振强烈压制伴随大频率信号的噪声,同时信号由于其稳定的周期振荡行为从噪声背景下凸现出来.研究结果表明该技术在检测强噪声背景下的大频率周期性弱信号方面具有明显的优势,且能够大幅度地提高利用随机共振检测弱信号的频率.     

辅助模型辨识方法(3):输入非线性输出误差自回归系统

输入非线性系统包括输入非线性方程误差类系统和输入非线性输出误差类系统.针对输入非线性输出误差自回归系统,分别基于过参数化模型,基于关键项分离原理,基于数据滤波技术,研究了相应的基于过参数化模型的辅助模型递推辨识方法、基于关键项分离的辅助模型递推辨识方法、基于数据滤波的辅助模型递推辨识方法.这些方法可以推广到其他输入非线性输出误差系统、输出非线性输出误差系统、反馈非线性系统等.并给出了几个典型辨识算法的计算步骤、流程图和计算量.     

归一化局部最优处理器中随机共振现象的判定研究

为提高静态非线性系统的性能,本文依据局部最优处理器的结构,对给定的局部最优处理器中的随机共振现象进行了深入研究,给出了给定的局部最优处理器中产生随机共振现象的判定定理。利用对于周期弱信号,局部最优处理器具有最大输出信噪比,且其信噪比增益就是噪声概率密度函数的Fisher信息量这一关系和Fisher信息量的卷积不等式,并给出实际例证,结果表明,当向原始信号中加入额外噪声时,更新的局部最优处理器不能进一步提高输出信噪比。该结论为进一步将随机共振理论与非线性信号处理实际问题相结合提供了理论依据。     

随机共振参数的自适应调整策略与性能分析

针对非线性随机共振技术受信号的幅度、频率、噪声强度和系统参数等因素的制约和影响,提出了一种快速、有效的随机共振系统参数自适应调整策略. 对于输入信号和噪声的时变特性,新方法能自适应调节采样频率和系统参数,不仅有效防止了随机共振处理过程中的数据溢出,而且保证了对接收信号的最佳随机共振处理,使输出信噪比始终处于最大值. 仿真结果验证了新方法的有效性.     

基于SNR法的自适应随机共振系统的研究

该文应用随机共振对微弱信号检测的原理,在研究非线性双稳系统及双稳系统随机共振频谱的基础上,利用傅立叶变换频移特性及设计了非线性大频率随机共振系统及其控制系统电路。并通过模拟工程实际,提出了简单的自适应算法,验证了其对于微弱信号检测的有效性。     

非线性机械故障诊断的核分布粒子滤波方法

针对非线性、非高斯环境下的机械系统故障诊断问题,提出了一种基于粒子滤波的故障诊断方法.通过粒子滤波得到状态估计值的全概率分布信息可用于故障检测.运用核密度估计方法得到传感器输出信号的概率密度函数估计,计算输出信号与标准信号间Bhatta-charyya(BH)系数,并提出一种基于BH系数值的机械故障判别准则.在各观测值独立同分布的条件下,提出了故障诊断算法.该算法较常规粒子滤波对设备运行状态的跟踪过程BH系数提高30%～50%.     

复杂工程系统基于随机分布的FDD优化算法

随着传感器、图像和数据处理等技术的发展,在炼钢、造纸和化工过程中,反馈量测信息是系统的在线随机输出分布,而并非输出变量在样本时刻的量值.不同于传统的故障检测和诊断(fault detection and diagnosis,FDD)问题,对于一类复杂随机工程系统,基于随机分布函数研究了一种新的优化FDD方法.利用B-样条逼近将输出概率密度函数(PDF)转化成动态权系数,进而建立了带有时滞的非线性不确定性权动态模型,将相应的FDD问题转化成一类非线性不确定时滞系统的FDD问题,基于线性矩阵不等式得到了可行的优化故障检测方法和广义自适应故障诊断算法.仿真实例也表明了该算法的有效性.     

指数可调双稳态系统的参数调节随机共振

在指数可调双稳态系统的基础上，利用参数调节随机共振方法，研究了可调指数变化对二进制脉冲幅值调制（PAM）信号传输系统性能的影响。算例中利用一个系统输出概率分布的近似表达式，给出了系统误码率随可调指数的变化曲线。数值仿真试验结果表明，适当选择指数可以大大提高系统从噪声中分辨出有用信息的能力。理论误码率和仿真试验中实际误比特率的对比结果表明，该近似处理方法是有效的。     

频率扫描干涉中参考干涉仪的非线性误差分析

针对频率扫描激光干涉测距系统的参考干涉仪中存在的大量光学元件会产生非线性误差,本文基于偏振分光镜(PBS)的非理想分光性能分析了非线性误差的产生机制,推导出PBS非理想分光性能条件下的非线性误差模型,并提出了消除非线性误差的改进方法。利用MATLAB进行建模仿真表明,PBS非理想透射率和反射率对非线性误差的影响为二次谐波,透射率和反射率相差越大,非线性误差越大,当二者值相等时非线性误差大幅减小。当PBS反射率为0.90且透射率为0.97时,用传统的正交检测方法产生最大为383.3 kHz的非线性误差,而采用本文提出的方法只存在5.3 kHz的线性误差。     

Variable step size multi-antenna diversity equalization algorithm using error feedback

Owning to the correlation of the error signal in multi-antenna diversity adaptive decision feedback equalization being not same with white noises', the equalization performance is constrained. This paper adds error feedback filters to the traditional multi-antenna diversity adaptive decision feedback equalizer. The proposed structure can decrease the correlation of the error signal to increase the performance under the mean square error criterion. However, the proposed structure lowers the algorithm's convergence speed. Consequently, a nonlinear function between step size and error signal by modifying the sigmoid function in order to make this variable step-size measure be adapted to decision feedback equalizers is proposed. The modified algorithm has a larger step size at beginning. Simulation results show that the proposed approach can increase the speed and lower mean square with only little increase in computation.     

参数调节随机共振与信号处理的研究——在四进制基带PAM信号传输中的应用

依据非线性双稳态系统的性质，提出了系统参数调节应满足的条件。给出了当输入信号为等
概率的四进制脉冲幅值调制（PAM）时，系统输出理论渐近误码率计算公式。为使误码率最小，根据系统
输入输出的非线性关系，给出了输入信号幅值的选取方法。数字仿真实验证实，参数调节随机共振系统可
以有效传输四进制PAM信号。对系统输出非稳态概率密度的表达式的研究可以使理论分析结果更符合实际
情况。     

大位移测量的容栅传感器工作原理

从理论上分析了容栅传感器的工作原理及其理论非线性误差，提出了了较为合理的等效电路和理论非线性误差表达式，容栅传感器是一种相位跟踪型位移传感器，对输入信号的幅值变化不敏感，具有较好的抗干扰能力，容栅传感器的原理非线性误差与小发射极宽度正比，为减小非线性误差，在工艺条件允许的情况下，应尽可能减小小发射极的宽度。     

一类连续混沌动态系统的状态观测器

为了实现一类混沌动态系统状态变量的观测，提出了混沌系统的非线性状态观测器的设计方法.基
于混沌动态系统的非线性函数项满足Lipschitz条件的基础上，利用李亚普诺夫稳定性理论，构造混沌系
统及其非线性观测器的状态误差方程的李亚普诺夫函数，给出了连续混沌动力学系统的状态观测器设计方
法，详细讨论了观测器控制参数的取值范围，研究了控制参数与观测器系统收敛速度的关系，并以
Duffing和Lorenz混沌动态系统为例进行了研究，仿真结果表明，利用该方法可以使观测器快速跟踪混沌
系统的状态变量，实现连续混沌动态系统状态变量的估计.     

射流极值控制器的线路分析

本文借助现代电路分析,也就是网络理论分析,对复杂的非线性射流线路在牛顿迭代算法基础上,分别建立了射流双稳元件和频率跟随器的等效电路的线性化动态网络模型,并对射流极值控制器的线路建立了等效电路线性化动态网络模型。另外对频率跟随器的试验进行了分析。     

一种带非线性扩展的前向神经网络模型及其学习算法

通过提出一种带非线性扩展的前向神经网络模型,分析了ＧＧＢＰ算法的收敛性,总结出此种算法的动态学习率。仿真结果表明：此神经网络模型更适合于处理多输入,多输出的问题,在这方面其收敛速度,逼近非线性函数的能力比函数型连接网络和前向网络都优越,采用动态学习不仅可以保证网络的收敛性,而且可以使误差下降接近最快。     

惯性测量系统误差分析

本文对惯性测量系统的误差特性进行了理论分析,推导了运动状态下惯性测量系统的误差状态方程,根据系统动态矩阵的特征值分析得出系统误差存在着三种频率振荡,并给出了简化后的误差状态方程和方程的解析解,最后对重力场异常引起的定位误差进行了讨论