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。     

阵列调制随机共振在微弱信号特征提取方面的应用

论述了阵列调制随机共振方法在强噪声背景下多频微弱信号特征提取中的工作原理和实现步骤;采用预先设定系统参数的多个并联非耦合随机共振单元形成阵列,将被测强噪声背景下的多频微弱信号分别与不同频率的载波进行调制,生成多个差频均为0.01Hz的信号作为各对应随机共振单元的激励信号,采用龙格-库塔算法求取各单元输出并进行频谱分析,根据0.01Hz处的信噪比判断在微弱信号中是否存在载波频率与差频值之和大小的频率分量,最后综合各个随机共振单元的检测结果生成微弱信号的频率特征向量;仿真结果表明,阵列调制随机共振在微弱信号特征提取方面效果明显,具有很好的应用前景。     

调参随机共振在超高频微弱信号检测中的应用

针对经典随机共振（SR）理论只适用于小参数,在提取高频微弱信号失效而无法使用的问题,提出一种调参随机共振检测高频率微弱信号的方法。首先,推导出双稳系统中阻尼系数与信号频率的关系,并以Kramers逃逸速率为分析手段,讨论阻尼系数变化对系统发生随机共振的影响;然后,分析了系统形状参数对系统产生随机共振现象的影响,通过联合调整阻尼系数和系统参数实现了大频率微弱信号的检测,并讨论了不同采样频率与调参系统输出频谱特性的影响,验证了该方法在低采样率下仍具有较强的稳定性;最后,以通用软件无线电设备（USRP）接收的无线电带噪信号作为系统的输入进行仿真。实验结果表明,利用该调参随机共振策略能够稳定有效地检测出强噪声背景下的超高频微弱信号,信号频率可达到MHz、GHz,拓展了随机共振原理的微弱信号检测的应用领域。     

基于多尺度随机共振变换的微弱信号检测

针对在高噪声背景下微弱信号的检测,以绝热近似小参数的随机共振理论为依据,根据随机共振的噪声选择性和频率敏感特性,提出了基于多尺度随机共振变换的微弱信号检测方法.将含噪输入信号经小波变换分解为不同尺度频率的信号成分后,通过引入归一化变换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非线性双稳系统的输入,从而实现大参数条件下微弱信号的检测.数值仿真结果表明:该方法可以从高噪声背景下提取微弱信号,并能获得较高的输出信噪比,在信号检测领域具有很好的应用前景.     

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。     

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.     

基于随机共振的超低频信号仿真和电路方案

以往的研究证实:满足绝热近似理论条件的小参数微弱信号利用随机共振系统的特性可以实现混频信号中噪声能量向微弱信号能量的同周期跃迁,显著增强输出的信噪比。实验直接选用满足绝热近似理论的超低频微弱信号,从而实现基于随机共振原理的微弱信号检测。利用Simulink软件仿真的实验结果表明:基于随机共振系统能够实现从噪声背景中检测出超低频微弱周期信号。     

基于Duffing振子的随机共振研究

随机共振是非线性系统中的一种动力学现象.本文对基于Duffing振子的随机共振现象进行研究,研究了Duffing系统噪声强度与信噪比的关系,不同频率正弦信号与信噪比的关系,以及阻尼比参数对随机共振的影响.研究结果表明,Duffing系统的阻尼比参数对随机共振的影响非常重要,阻尼比参数与输出信号信噪比之间存在着一种复杂的非线性关系,并且会随着Duffing系统参数的改变而变化.     

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。     

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。     

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。     

基于级联随机共振的直接序列扩频信号的捕获方法

在直接序列扩频信号的捕获中,针对低信噪（SNR）比以及大频偏对信号捕获产生影响的问题,提出了一种基于级联随机共振的直接序列扩频信号的捕获方法。首先将输入信号通过部分匹配滤波器进行处理,当本地伪码和输入信号伪码相位对齐时,输出信号仅剩下了残余多普勒频偏;然后将该信号进行级联随机共振,从而提高信号的输入信噪比;最后通过快速傅里叶变换（FFT）谱分析,可以在频谱上得到清晰的谱峰,进而求出多普勒频偏值。通过理论分析和实验仿真可知,在输入信噪比为-26 dB的情况下,所提方法能够提高直接序列扩频信号的捕获灵敏度,并且通过两级级联随机共振系统后输出信噪比提高了15 dB左右;同时与传统捕获算法相比,该方法的正确检测概率提高了4 dB左右。所提方法不但能抑制噪声,而且能将部分噪声能量转换为信号能量,同时能够改善大多普勒频偏的影响,在捕获弱信号方面有着极大的优越性。     

一种盲自适应随机共振数字基带信号处理方法

随机共振能够明显提高输出信噪比,在信号处理领域得到了广泛关注。与传统噪声调节随机共振相比,参数调节随机共振增强了随机共振的鲁棒性,但面临如何选取最佳系统参数的问题。以峭度和负熵来度量非线性系统输出信号的概率分布情况,找出了输出信号的概率分布特性与最佳系统参数之间的对应关系。在此基础上,提出一种盲自适应随机共振方法,并将其应用于数字基带二进制信号处理之中。该方法利用输出信号的峭度或负熵数值引导非线性系统参数迭代,使之自适应达到随机共振状态。该方法可解决最佳系统参数的选取问题,能够增强随机共振的灵活性及鲁棒性。利用MATLAB软件搭建随机共振仿真平台对提出方法进行了实验验证,仿真结果表明,该方法能够迅速收敛到最佳系统参数值,进而明显提高输出信号的信噪比。     

基于双耦合改进型混沌振子系统的弱信号检测

介绍传统的单Duffing混沌振子系统检测微弱信号的原理。传统混沌检测弱信号方法中,在强噪声环境下检测弱信号时系统易出现相位变化不稳定、抗噪性需进一步增强等问题。针对这些问题,本文提出基于双Duffing耦合改进型振子系统来对强噪声环境下的弱信号进行检测的方法,并用此方法对强噪声下的微弱正弦信号进行检测仿真。通过仿真得出双耦合改进型混沌振子系统能够更好地检测强噪声环境下的弱信号,对噪声有着更好的抑制作用。     

噪声对基于Duffing方程弱信号检测的影响研究

针对利用混沌临界状态检测弱信号时存在误判、效率低和误差的问题,建立并分析了Duffing方程的基本形式;阐述了基于混沌信号相平面变化进行弱信号检测的工作原理;研究了混沌临界状态检测法中噪声对检测性能的影响,仿真发现了小信号条件下二维双稳非线性系统的随机共振现象,为提高强噪声背景下检测信号的信噪比奠定了一定的基础,为利用随机共振技术检测弱信号提供了一条新的途径。     

Duffing振子检测微弱正弦信号的普遍性研究

分析了Duffing振子的特性,研究了Duffing振子在微弱正弦信号检测中的应用。结合理论分析和大量的仿真试验,表明了Duffing振子检测微弱正弦信号的可行性。最后提出了一种利用Duffing振子检测微弱周期信号的方法,该方法在信号检测方面具有广泛的应用前景。     

基于双稳随机共振的多频弱信号检测

针对利用非线性双稳系统随机共振逐一检测多个频率弱信号存在效率低、无法满足信号实时处理要求的问题,研究了基于随机共振的多频弱信号同时检测方法。首先建立了同时检测多频弱信号的仿真模型,通过调节双稳态随机共振系统参数、噪声强度,将在单个低频弱信号上产生的随机共振效应扩展到多个低频弱信号上,实现了多个低频弱信号的同时检测,分析了检测结果所呈现出的特点、原因。进一步研究了多频弱信号同时检测时不同频率信号之间的最小频带间隔问题。采用参数补偿的方法将其扩展应用到高频弱信号的检测中,实现了多个高频弱信号的检测。仿真结果表明该方法是可行的,能有效提高信号检测的速度及效率。