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。     

感知神经网络的信息传输及电路实现研究

为提高神经元网络信号的传输效率,改善人们对外界刺激的感知能力,本文采用平均互信息量的评价方法,研究了费茨休夫-南云感知神经元模型中信息传输的随机共振现象,探讨了并联单层神经元网络和双层神经元网络的信息处理功能,并用PSpice电路对神经元网络的信息传输进行了实验验证。数值模拟与电路仿真结果表明,FHN神经元并联模型和双层神经元网络具有随机共振现象,在一定的噪声强度范围内,双层神经元网络对输入信号的响应好于单层神经元网络,噪声能够提高神经元网络的输入输出互信息量,平均互信息量的最大值对应最优的传输性能,证明噪声对神经网络信息传输具有增强作用。该研究对感知神经元群体的信息传输具有重要的启示意义。     

窄带弱信号检测中的随机共振现象研究

针对雷达、声纳和通信等领域中频段信号经常受窄带噪声污染的问题,本文采用随机共振理论,对窄带噪声环境下的弱信号检测及其随机共振现象进行研究。在圆对称概率密度的窄带非高斯噪声环境下,建立了窄带弱信号观测模型,并对局部最优检测器、广义窄带相关检测器和硬限幅窄带相关检测器中的随机共振现象的存在性进行分析与仿真,同时对给定次优系统中的随机共振性能与自适应次优系统最佳性能进行比较。研究结果表明,噪声与检测器结构参数都可视为影响检测器性能的重要因素,在局部最优检测器中不存在随机共振现象;在广义相关检测器中,广义瑞利噪声环境下的次优系统中存在随机共振现象;在硬限幅窄带相关检测器中,非尺度噪声如莱斯噪声环境下也证实了随机共振现象。该研究为提高雷达和通信领域的信号检测性能提供了理论依据。     

煤体爆破破碎分维评价方法的研究

 提出了煤体爆破破碎分维评价方法和分维比概念, 考虑了煤体原始结构特征对煤体爆破破碎效果的影响。通过主因素分析, 明确了爆破参数与分形维数、分维比的相关关系以及影响的显著性大小, 探讨了不同分维和分维比的表征含义。在单自由面深孔煤体爆破的条件下, 爆破块度相似分维与分维比体现了顶煤预爆破破裂裂隙的整体分布, 可作为定量评价爆破方案的主要指标, 表面裂隙分维测量计算简易, 是煤体内部裂隙的外在表现, 可作为初步评价爆破方案的定量指标。应用煤体爆破破碎分维评价方法对大同矿务局忻州窑矿坚硬顶煤进行了预爆破研究, 取得了很好的经济效益。     

音频水印符号检测器的研究

提出了一种用于提取音频水印的符号检测器并研究了其鲁棒性能。首先,对于宿主音频的离散余弦变换系数进行绝对值排序,将水印所加的中频系数段分布假设为对称高斯混合分布模型,并依据这种模型设计了一种局部最优检测器,即符号水印检测器。其次,对于这种符号检测器的检测性能进行了详细理论分析和实验证明。数值实验表明,这种检测器对于高斯噪声、重采样、重量化、MPEG压缩、低通滤波等攻击表现出较好的抗攻击性能,同时与符号检测器性能的理论分析相符。     

并联静态系统输出输入信噪比增益研究

为了提高输出输入信噪比增益,本文通过增加并联静态系统的数目研究了并联静态系统的输出输入信噪比增益问题,推导了并联静态系统输出输入信噪比增益的理论公式。研究结果表明,信噪比增益公式与输入弱信号无关,它取决于内外部噪声的强度及其概率密度函数。同时,对并联静态系统输出输入信噪比增益进行了实验研究,实验结果表明,在高斯白噪声和均匀分布白噪声的方差和均值都保持不变时,输出输入信噪比增益随着并联系统数目的增加而增大。该方法在强噪声背景下的弱信号处理领域有着广泛的应用前景。     

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。     

广义相关检测器中噪声增强条件的研究

为了检测在噪声存在的情况下弱信号是否出现,本文对噪声增强广义相关检测器性能的条件进行了研究.通过观测数据,给定虚警概率,证明了一类广义相关检测器中随机共振现象的存在性,并给出了噪声增强广义相关检测器性能的必要条件及求解最优尺度噪声强度的解析方程.研究结果表明,当观测数据足够大时,广义相关检测器的检测概率是检测功效的单调函数;噪声与检测器结构参数都可以视为一种增强检测器性能的调谐因素.该方法作为一种新的信号检测技术,对非线性信号处理的发展具有重要意义.     

数字图像乘性与加性水印算法比较研究

本文利用数字图像离散余弦变换系数的广义高斯分布模型,在图像嵌入水印后峰值信噪比（peaksignaltonoiseratio,PSNR）--致的条件下,以检测概率为衡量指标,理论分析了数字图像加性和乘性算法在未受到攻击时的性能,乘性算法的性能随形状参数的变大而提高,而加性算法的相关检测器性能与形状参数无关。攻击实验分析表明,除了抗滤波攻击性能较差外,加性算法在其他攻击下表现出较强的鲁棒性。