噪声扰动下RLC串联谐振电路随机共振的数值研究

采用四阶Runge-Kutta算法,以信噪比增益和谱功率放大率为随机共振测度指标,研究了电容参数和激励信号均受高斯白噪声扰动时RLC串联谐振电路的随机共振现象。研究表明,欠阻尼RLC串联谐振电路在适当的电路参数、激励信号频率和噪声参数条件下,信噪比增益和谱功率放大率是噪声强度和输入信号频率的非单调函数,且其值均大于1,电路中存在随机共振现象;而在临界阻尼或过阻尼情况下尽管信噪比增益在一定条件下也是噪声强度和输入信号频率的非单调函数,但谱功率放大率取值小于1,电路发生了随机共振现象,改善了信噪比,信号能量却并未得到加强。这一结论使得将欠阻尼RLC串联谐振电路应用于微弱信号检测成为可能。     

相关偏置信号调制噪声和加性噪声驱动线性系统随机共振

研究了偏置信号调制噪声和加性噪声驱动线性系统的随机共振现象。根据线性系统理论,得到了系统输出信噪比的精确表达式。研究结果表明：系统输出信噪比是系统衰减常数、调制信号偏置参数、信号调制噪声强度和加性噪声强度的非单调函数。同时,系统输出信噪比随两种噪声的相关强度成非单调关系。     

α稳定分布噪声下非对称三稳系统的随机共振特性分析

针对实际工程应用中系统的非对称性,将α稳定分布噪声与非对称三稳系统相结合,以平均信噪比增益(A-SNRI)为性能指标,分别探究了α稳定分布噪声的特征指数α和对称参数β取不同值时,系统参数a、b,刻画三稳系统非对称性的偏度r以及噪声强度放大系数D对非对称三稳系统随机共振输出的规律。研究结果表明:在α稳定分布噪声环境下,通过适当调节系统结构参数a、b和偏度r均可诱导随机共振,实现对微弱信号的检测,并且性能较好区间不随α或β的变化而改变;在研究噪声诱导的随机共振现象时,调节噪声强度放大系数D也可诱导随机共振,且共振效果较好的D区间也不随α或β的变化而变化。这些研究结论为α稳定分布噪声下非对称三稳系统共振中参数的合理选取提供了理论依据。     

Levy噪声下新型势函数的随机共振特性分析及轴承故障检测

针对经典双稳随机共振(Classical Bistablestochastic Resonance,CBSR)系统的输出饱和性问题,构建了一种新型的分段非线性双稳随机共振(Piecewise Nonlinear Bistable Stochastic Resonance,PNBSR)系统,用所提的PNBSR系统在理论上和CBSR系统作了对比;然后以平均信噪比增益(MSNRI)为衡量指标,用量子粒子群算法进行参数寻优,深入的探究了在Levy噪声不同特征指数与对称参数情况下,PNBSR系统参数l,c,a,b和Levy噪声强度放大系数D对共振输出的规律。研究表明:相对于CBSR系统的输出信噪比,PNBSR系统的输出信噪比有4 dB的提高;并且发现在不同的Levy噪声分布作用下,通过调节系统参数l,c,a,b和噪声强度系数D均可诱导随机共振,且系统较好的随机共振区间不随α或β变化;最后将PNBSR系统应用于轴承故障检测,效果明显优于CBSR系统。     

随机参数诱导交流积分器中的随机共振研究

研究了具有随机参数的交流积分器中的随机共振现象。基于线性系统理论,得到了系统输出信噪比的表达式。研究发现,输出信噪比是噪声强度、噪声相关率以及系统参数的非单调函数。信噪比随着激励信号频率的增大而增大,随着信号直流分量的增大而减小。     

乘性双态噪声和周期调制简谐噪声激励下的线性过阻尼谐振子的随机共振

针对乘性双态噪声和加性周期调制简谐噪声联合作用的线性过阻尼振子,利用Shapiro-Loginov公式推导了系统响应的一阶矩以及稳态响应振幅的解析表达式,得出了稳态幅值关于各种噪声参数出现随机共振的条件。研究表明在一定条件下,系统稳态响应振幅关于各种噪声参数具有非单调依赖关系,即出现了随机共振现象;特别地,简谐噪声和普通白噪声相比,不仅具有传统的刻画指标-噪声强度参数,还具有另外两个新的指标参数,即阻尼参数和频率参数。通过对这两种参数的调节可以有效控制系统稳态响应振幅的随机共振现象,有助于增强系统对外部周期信号的响应程度,从而提高系统对微弱周期信号检测的灵敏度和实现对周期信号的频率估计。     

信号调制白噪声作用下线性系统的随机共振

研究了信号调制白噪声作用下的二阶过阻尼线性系统中的随机共振现象.基于线性系统理论和相关删去法方法,得到了系统平均输出幅度增益的精确表达式.研究表明:输出幅度增益是噪声强度,系统阻尼系数和系统固有频率,以及激励信号频率的非单调函数,适当的噪声强度和系统参数可以使噪声情况下的输出幅度增益大于无噪声时的输出幅度增益.     

《二值噪声作用下线性系统的随机共振》

研究了二值噪声用下的二阶过阻尼线性系统的随机共振现象。基于线性系统理论和相关删去法方法,得到了系统平均输出幅度增益的精确表达式。研究表明：输出幅度增益是噪声的强度和相关时间、系统阻尼系数,以及激励信号的频率的非单调函数;另外,适当的噪声参数和系统参数可以使噪声情况下的输出幅度增益大于无噪声时的输出幅度增益。     

色关联噪声激励可控双稳态势模型的非线性共振研究EI北大核心CSCD

研究了色关联乘性色噪声和加性白噪声激励可控双稳态势模型的粒子逃逸过程,推导出近似Fokker-Planck方程和平均首通时间(mean first-passage time,MFPT)表达式,分析可控阱深和可控阱宽下系统参数对平均首通时间的影响。研究结果表明:平均首通时间作为乘性色噪声强度和加性白噪声强度的函数展现出单峰共振和反共振现象,两噪声间的色关联性能激发系统跃迁行为,自(互)关联时间和互关联强度可以诱导系统的共振现象;可控势阱因子对左势阱和右势阱的初始位置逃逸行为的影响不同,能增强可控双稳态势模型稳定性,大尺度可控势阱因子在可控阱宽情形下占据了粒子跃迁行为的主导作用。     

非高斯噪声激励下分段非线性系统的平均首次穿越时间

噪声诱导的逃逸问题出现在众多研究领域,平均首次穿越时间作为用来表征粒子逃逸现象的重要特征量,现已被广泛应用于电子器件的开关时间及双稳器件的寿命等问题的研究之中.本文研究了由乘性非高斯噪声和加性高斯白噪声共同驱动下分段非线性系统的平均首次穿越时间问题.运用路径积分法、统一色噪声近似和最速下降法,得到了系统平均首次穿越时间的表达式.通过数值计算发现,在非高斯噪声偏离参数、噪声关联时间和互关联强度的作用下,非高斯噪声强度的增加会导致平均首次穿越时间曲线出现单峰结构,而加性噪声强度的增加会导致平均首次穿越时间的单调减小,这表明在该模型中非高斯噪声和高斯噪声对平均首次穿越时间的影响是不同的.此外还进一步讨论了非高斯噪声偏离参数、噪声关联时间和噪声互关联强度对平均首次穿越时间的影响.     

Increasing the Resolution and SNR of an ADC''s Measurement with a Method of Over-Sampling and Averaging

By analyzing the theory of over-sampling and averaging, the conclusion is educed that white noise accompanies the signal and the addition of each bit of resolution can be achieved via a fourfold sampling frequency. The addition of each bit will approximately increase the SNR (signal to noise ratio) to 6dB.     

Aperture Jitter of Sampling System in AWGN and Fading Channels

This paper examines aperture jitter of the sampling system and its effect on communication systems in the additive white Gaussian noise (AWGN) and fading channels. Previous studies have claimed that AWGN power is directly proportional to the jitter noise power. We demonstrate that the aperture jitter can influence the input signal of a sampling system but is independent of AWGN. The noise power, due to the aperture jitter in a frequency-nonselective slowly fading channel, is shown to be a function of the input signal, the aperture jitter, and the channel envelope. The frequency-selective slowly fading channel involves another parameter analyzable paths. The effect of the aperture jitter on the bit-error probability (BEP) of a binary-phase-shift-keying digital communication system is also considered. The received signal-to-noise ratio (SNR) is calculated first, and its probability density function is derived. Then, the average BEP is evaluated as a function of SNR. Simulation results indicate that the aperture-jitter noise severely degrades the average BEP by reducing the received SNR. The results of this paper can be used in designing a wideband or radio-frequency-sampling digital communication system     

嵌入注意力机制的卷积神经网络水声目标识别

针对低信噪比水声目标单一特征识别率低,稳健性差的问题,提出一种基于注意力机制和多尺度残差卷积神经网络（Multi-scale Residual CNN with Attention,MR-CNN-A）进行特征融合的识别方法。该方法根据多尺度卷积核与特征图形成多分辨率分析关系,并以此通过注意力机制实现优势特征权值提取与融合,从而提高模型在文中水声数据集上提取目标噪声特征和分类识别的稳健性与抗噪能力。开展了4类舰船噪声和海洋环境噪声的识别试验、水下和水面自主式水下航行器的识别试验,以及不同信噪比条件下目标噪声的识别试验。结果表明：对于文中所涉及的水声目标噪声和人工高斯白噪声干扰,该网络模型识别正确率明显高于支持矢量机与简单卷积神经网络,且对高斯白噪声的抑制能力远强于支持矢量机与简单卷积神经网络,稳健性好,模型复杂度小。     

Media limitations on achievement of maximum detection window

The recording performance of a digital recording system is primarily dependent upon the isolated half pulse width (T50), signal amplitude, intersymbol interference (ISI), signal to noise ratio (SNR) and the horizontal detection window margin (Tm). These characteristics are related to the thickness and magnetic properties of the media, as well as the head/media interface. This paper addresses the relationship of the media characteristics in longitudinal digital magnetic recording for both particulate and thin film media to the overall recording system performance. The results are shown to proceed from further development of the quasi-optimum time containment filter analysis for media noise dominant and electronic (white) noise dominant recording channels [1], [2].     

广义自适应相干累积算法改进及其在线谱增强中的应用

文章在广义的自适应相干累积(IGACI)算法的基础上,提出了修正系数的IGACI算法。即在相应原权系数基础上乘以修正系数,修正原则是提升末端权系数的幅值,同时可根据信噪比的变化作适当的调整。并将其用于白色噪声下的线谱增强,理论分析和仿真结果证明了在低信噪比的情况下,其性能要优于IGACI算法。文章还讨论了自适应线谱增强器的两种改进形式,并将IGACI算法应用于其中,仿真结果证明了其优越性。     

CCD相机视频处理电路设计

为了提高CCD相机的成像质量,对CCD的噪声进行了分类和分析,设计了高信噪比的视频处理电路。讨论了针对复位噪声和1/f噪声进行处理的相关双采样电路的原理。以专用视频处理芯片VSP2270和FPGA为核心设计了视频处理电路。最后结合CCD驱动电路,进行了图像采集和信噪比测试实验。实验结果表明,视频处理电路在本身引入噪声较小的同时,有效地抑制了CCD复位噪声、1/f噪声等噪声。数据输出率为20MHz时,整机系统信噪比高达58.4dB。基本满足星图成像的应用要求。     

基于VMD与共振稀疏分解的舰船辐射噪声窄带特征提取

为了获取实测舰船辐射噪声信号中有效的目标信息、提高低信噪比条件下目标信号的可分性,文章提出了结合变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)和共振稀疏分解(Resonance-based Sparsity Signal Decomposition,RSSD)的舰船辐射噪声信号特征提取方法。基于舰船辐射噪声信号具有一定的周期性而外界干扰具有随机性的特点,首先利用VMD自相关分析的方法重构信号,主要剔除带外噪声分量;然后采用RSSD算法基于信号共振属性的不同,进一步滤除带内噪声和瞬态干扰,实现对信号中周期性振荡成分的提取;最后提取信号的波形结构特征用于目标的分类识别。仿真信号与实测信号分析表明,该方法可以较好地滤除带内外噪声,增强舰船辐射噪声信号固有的窄带特征。多类舰船目标的分类实验结果表明,该方法可以有效提高低信噪比信号的可分性,有利于提高目标识别的性能。     

基于经验模态分解的管道超声回波信号噪声消除

在管道超声无损检测中,超声回波信号往往受到电子噪声、结构噪声等噪声的影响,所以在分析缺陷回波信号时,必须对回波信号进行去噪处理.本文提出了一种新型的基于经验模态分解的方法对超声回波信号进行了良好的消噪处理.通过计算,超声回波信号的信噪比大约提高了11 dB.     

水下混沌背景中的瞬态声信号检测法研究

水下瞬态声信号中蕴含着目标的特征信息,但其突发性强、持续时间短致使检测难度很大。为解决瞬态信号检测的问题,提出了混沌背景中瞬态冲击信号的RBF神经网络检测法。建立了混沌背景噪声的一步预测模型,通过预测误差的变化来检测瞬态信号。分别以Lorenz系统和Logistic系统作为混沌背景噪声进行了仿真,证明检测方法的有效性,并在Lorenz系统背景检测中加入白噪声来检验该方法抗白噪声干扰的能力,结果表明该方法对白噪声敏感;在理论研究的基础上通过对外场试验数据的处理验证了该方法的有效性,并在实际测量数据中加入混沌背景噪声,通过改变信噪比检验了该方法在不同信噪比情况下的性能。     

水声信号动态阈值正交匹配追踪降噪方法

为了对实时采集的水声信号进行数据压缩的同时实现信号降噪,提出了一种动态阈值正交匹配追踪方法(Dynamic Threshold Orthogonal Matching Pursuit,DTOMP)。该方法将稀疏分解原理应用于水声信号的预处理,通过在正交匹配追踪算法中引入阈值约束,并根据噪声分布特性将其分为两部分,用以控制预设置的参数。通过对加噪正弦信号、实测鲸鱼叫声和舰船辐射噪声信号的降噪实验,表明该方法能够在对原始水声信号进行压缩的同时提高信噪比,且在较宽的信噪比变化范围内比小波方法具有更好的降噪性能。