随机共振原理对微弱信号检测的研究

介绍了随机共振的基本原理,在分析了现有的随机共振检测微弱信号的方法的基础上,提出了一种改进的随机共振检测算法,该方法对微弱信号的提取更加精确,仿真结果证明其可行性。     

基于神经元阈上非周期随机共振机制的灰度图像复原研究

传统的图像复原方法在重建被噪声污染的图像时,都只是将噪声作为一种干扰加以消除。当噪声增强、图像信号减弱时,由于受方法本身消噪能力的限制,图像的恢复变得非常困难,因此,基于Hodgkin-Huxley神经元阈上非周期随机共振原理,提出了一种通过自适应调节和添加最优噪声的方法来实现图像随机共振,以取得最佳的复原效果。实验结果表明,该方法对于被噪声污染的灰度图像,特别是对于强噪声背景下的灰度图像,其复原的效果优于传统的方法。由于该方法具有较强的鲁棒性,因此为强噪声背景下的图像复原、目标识别等工程应用提供了一种新的思路。     

基于级联双稳随机共振的微弱信号检测方法研究

微弱信号采集、检测与提取是航天测控领域研究的热点之一,学者们不断探索与研究微弱信号检测的新理论、新方法,以期能更快速、更准确地从大噪声背景中检测出微弱信号;文章介绍了随机共振的基本原理,分析了基于随机共振的微弱信号检测和故障诊断的工程实例,进一步指出了随机共振技术在微弱信号的增强放大和检测中的独特优势,为微弱信号的分析和噪声控制提供了一个新的处理思路。     

基于随机共振的瓦斯检测系统研究

针对煤矿井下被检测信号中所含有的瓦斯浓度信息较为微弱的问题,提出了一种基于随机共振的瓦斯检测系统的设计方案;分析了随机共振的原理,介绍了基于多层随机共振算法的瓦斯检测系统结构;并以双层随机共振模型为例,给出了该系统的仿真及数值分析。结果表明,该系统能够避免煤矿井下噪声的影响,获得较为准确的瓦斯浓度信息。     

基于小波变换和随机共振的微弱信号检测方法

根据随机共振的噪声选择性和频率敏感特性,提出了基于小波变换和随机共振的微弱信号检测方法.对含噪输入信号经多尺度小波变换分解为不同尺度频率的信号成分后,通过引入尺度收缩因子来调节各尺度信号成分的大小,再将不同尺度的分解信号作为双稳系统的输入,研究了不同尺度频率信号经收缩因子作用后对系统输出信噪比的影响.数值仿真结果表明,选取合适的尺度收缩因子,能有效提高系统输出的信噪比.     

非周期随机共振抑噪应用研究

研究了噪声和随机二进制信号同时激励双稳系统时的输出响应，并测量了输入输出互相关系数。结果表明，随机共振并不限于周期信号，对于非周期信号也广泛存在。利用双稳系统中的非周期随机共振效应，可以减小随机信号传输中的噪声水平，改善输出信号质量，这在数字通信领域具有十分重要的意义。     

基于随机共振原理检测微弱信号及自适应的研究

阐述随机共振的基本概念和原理,分析基于随机共振原理检测微弱信号的方法。采用Runge-Kutta算法分别对微弱的周期信号和非周期信号进行仿真验证,仿真结果表明基于随机共振原理可以有效地检测出强噪声背景下的微弱信号。     

一种基于经典遗传算法的自适应随机共振系统

针对实际工程中微弱信号的检测要求,根据双稳态随机共振系统原理和信号、噪声和非线性系统之间的关系,设计了一种基于经典遗传算法的自适应随机共振系统。该系统利用以输出信噪比为目标函数和对系统参数进行联合编码的遗传算法获取双稳态随机共振系统的最佳参数,再根据所得系统参数对接收信号进行最优随机共振处理。仿真结果表明,在低信噪比情况下,系统能始终保持最佳随机共振状态,快速地实现输出信噪比最大化和处理增益达到15~20dB,从而保证低信噪比条件下微弱信号的有效检测和处理。     

语音信号传输过程中的阈上随机共振现象

对利用阈上随机共振现象来改善语音信号的传输进行了研究.在理论上,选取输入输出互相关系数作为测度,用拉普拉斯信号模拟语音信号,研究了拉普拉斯信号在多阈值系统中受到加性高斯噪声和乘性高斯噪声作用下的阈上随机共振现象.在实际应用中,同样选取输入输出互相关系数作为测度,用真实的语音信号作为输入信号,在受到加性高斯噪声和乘性高斯...     

自适应随机共振的图像复原研究

传统的图像滤波复原技术都是把噪声当成一种有害的干扰加以消除,但随着噪声的强度增加,传统的图像复原办法对强噪声背景下的图像复原效果很差。本文主要基于Hodgkin-Huxley(H-H)神经元阈上非周期随机共振原理,通过一种自适应调节的方法不断添加噪声实现图像的随机共振,从而达到最佳的图像复原效果。实验结果证明,相对于传统的图像复原方法,本文所提出的方法在强噪声的背景下对图像的恢复有更好的效果,随着噪声强度的变化具有比传统方法更好的鲁棒性,为图像复原提供了一种新思路。     

突触噪声作用下的IF阈值神经元模型的随机共振

基于带阈值的积分放电模型研究了神经元在突触递质噪声和周期信号驱动下的随机共振现象.利用平均法得到系统输出幅值增益的精确表达式,考察了输出幅值增益与信号频率、噪声强度、相关时间及非对称度的关系.发现输出幅值增益随着这些参量的演化曲线在一定条件下呈非单调的,这些都表明在突触递质噪声和周期信号驱动下的神经发放确实存在随机共振现象.     

双稳随机共振系统信号调制噪声效应用于弱信号检测

通过对双稳系统随机共振模型的数值分析，得出在双稳系统输出信号中，有一个正弦信号成分和一个表现为维纳过程的噪声成分分别与输入的正弦信号和白噪声相对应。通过选择合适的系统参数，可以减小系统输出中信号和噪声之间的耦合效应。该系统可以大大抑制噪声，并在双稳系统中产生信号调制噪声效应。然后对双稳系统的输出信号作功率谱分析。不但可以辨识出淹没在白噪声中的微弱正弦信号的频率，还可以较精确地估算出微弱正弦信号的幅值。数值仿真表明，双稳系统的信号调制噪声效应可用于多个微弱正弦信号的检测。     

二进制信号传输中随机共振与线性方法的比较

利用随机共振的主动降噪的非线性动力学行为，提出了一种应用随机共振进行二进制信号传输方法，对该方法的合理性作了分析和证明，并就方法的性能与常规的线性方法进行了比较，设计了仿真试验，结果表明，低信噪比传输时，随机共振方法具有明显的优越性。本文的结论不仅扩大了随机共振的应用领域，而且为突破线性方法的极限提供了可能的途径。     

随机共振在水声信号检测中的应用

海洋混响是水声信号目标检测中的主要干扰之一,克服混响干扰一直足水声信号处理的一个重要课题.如何在混响背景中有效地进行水声信号目标的检测?为了解决着一问题,引入了随机共振的方法.首先,在随机共振的原理基础上,给出了利用随机共振原理检测微弱周期信号的基本方法,并对方法进行了分析与验证.然后,将方法应用于以模拟混响为背景干扰的水声信号的检测中,仿真结果进行了分析,证明了方法的可行性.     

级联三稳态随机共振的特性研究及应用

针对强噪声环境下存在的微弱信号检测困难的问题,以级联三稳态随机共振系统为研究对象,利用信噪比增益和特征频率的频谱峰值作为判断指标,对三稳态随机共振的特性进行分析。仿真结果验证了通过调节级联三稳态随机共振系统的相关参数,能够获得比单级三稳态随机共振系统更好的随机共振输出特性。此外,针对弱信号在实际的齿轮故障诊断中难以提取的问题,提出级联三稳态随机共振齿轮故障的诊断方法。结果表明,该方法可以有效提取齿轮故障的微弱特征,进而实现齿轮的早期故障诊断,具有广泛的工程应用前景。     

传感器阵列中阈上随机共振现象的仿真研究

研究了具有阈值特性的传感器阵列中的随机共振现象.使用相关系统数被来衡量输入随机信号和输出响应之间的非线性匹配程度.这一测度反映了输出与输入之间的信息转换率,因此可被用来考察阈值系统中的随机共振现象.文中从单个阈值单元模型出发,通过对输出信号进行估计,得出了噪声作用下输出随机变量与输入随机变量之间的相关系数.仿真结果表明在该类系统中,不但存在有阈值下的随机共振现象,而且也存在阈值上随机共振现象.     

随机共振技术在弱随机二元码检测中的应用研究

分析了小信号条件下二维双稳Duffing系统的随机共振现象,提出基于Duffing系统随机共振技术的微弱随机二元码检测方法,此方法在不需要知道被检测信号的任何先验知识的条件下,检测微弱随机二元码信噪比可以达到-25dB以下,并可估计出信号波形,计算机仿真验证了该方法的有效性;为强噪声背景下微弱随机二元码的检测提供了一种操作性强、高效的方法。     

随机共振在民航发动机转子振动中的应用研究

为有效降低航空发动机转子噪声对民航发动机转子振动信号提取的干扰,提高转子振动信号提取的准确性,将随机共振用于转子振动信号的处理.随机共振是一种在菲线性系统中噪声对目标信号起促进作用的反直观现象.首先介绍双稳随机共振的基本原理及其数学模型,再对某型民航发动机转子振动监测数据进行随机共振数值仿真.仿真结果表明,改进方法能有效提取发动机转子振动信号,并在强噪声条件下的转子振动信号提取中具有突出优势,且能监测到振动数据采集时的短时失效现象,较好地反应了转子的真实振动情况.     

周期势增强随机共振机械故障特征提取方法

针对机械设备早期故障特征难以提取的问题,提出一种周期势函数增强随机共振的机械故障特征提取方法。该方法利用周期势函数的无限稳态结构和抗粒子运动饱和特性,并整合频移尺度变换,能够克服经典双稳态随机共振方法的饱和问题,有利于高速高精机械设备旋转部件早期故障微弱特征的增强与提取。对仿真和电机轴承实验分别用提出方法、经典双稳态随机共振方法和集成经验模式分解方法进行故障特征提取,结果表明提出方法优于集成经验模式分解方法,而且比经典双稳态随机共振方法有更好的增强效果,能够增强和提取微弱故障特征,实现高速高精机械设备电机轴承的故障诊断。     

调制随机共振及其在微弱信号检测中的应用

根据非线性双稳系统只能在低频段产生随机共振的特性,提出了调制随机共振方法,实现了在较宽的频率范围内检测微弱信号.理论分析和实验结果表明:经调制产生的低频信号通过双稳系统的协同作用而形成的输出信号,其能量和信噪比都有显著提高,对强噪声中的微弱信号有较强的检测能力.采用该方法可进一步开发双稳系统低频段的信息资源,拓宽其应用领域.