小信号检测中的自适应随机共振技术

就双稳态非线性系统的结构参数和弱信号及噪声之间的关系进行了仿真，对随机共振技术运用于强噪声背景下的弱信号检测进行了研究。首先研究了双稳态非线性系统的方程式，并指出影响随机共振的三个要素是：系统两稳态之间存在势垒(阈值)；低于势垒的小信号和噪声。提出了一种随机共振自适应算法，并运用于中频电源故障信号检测，取得了较好的效果。     

随机共振理论与微弱信号检测应用综述

随机共振是非线性动力学系统中存在的一种现象,体现了噪声在非线性系统中的积极作用。本文介绍了经典随机共振理论与非经典随机共振理论的起源及理论研究发展,以及利用随机共振检测微弱信号在电子系统、生物系统、机械故障检测等领域的应用。最后介绍了随机共振的研究进展。     

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.     

随机共振应用初步研究

为了提高信噪比,以往大都高法滤除噪声。根据随机共振理论,本文对用添加噪声来提高测量信号信噪比的方法进行了初步的尝试,并将此方法应用于强噪声背景中微弱信号的检测,得出了一些有意义的初步结果。     

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。     

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。     

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.     

利用随机共振实现Lévy噪声中的信号检测

针对大量研究聚焦在利用随机共振在强噪声下提取有用的信号信息,但大都是在高斯白噪声下进行的,对Lévy噪声激励下的随机共振的研究却很少,介绍Lévy噪声的产生方法,给出Lévy噪声下双稳态系统的数值求解方法,最后对双稳态系统的输出做功率谱分析.对双稳态系统的输出进行分析,发现在Lévy噪声激励下双稳态系统也会发生随机共振现象,还可以辨识出淹没在Lévy噪声中的信号信息.仿真实例说明,可以利用随机共振实现淹没在Lévy噪声中的信号检测,并为其奠定了理论基础.     

基于参数补偿的高频信号随机共振系统设计

工业生产环节和科学研究领域中有很多待测高频信号需要检测,研究采用随机共振方法是实现高频信号检测的有效途径之一。本文将参数补偿算法和随机共振理论相结合,克服了传统随机共振仅能检测低频信号的限制,实现了高频信号的随机共振检测。首先介绍了随机共振理论和参数补偿算法的原理,设计了基于参数补偿的高频信号随机共振系统,最后通过MATLAB仿真平台验证了系统的有效性。本文所得结论拓宽了随机共振理论的实际应用范围。     

基于双调制随机共振的涡街信号检测方法

研究一种用于涡街流量计涡街频率测量的随机共振信号处理方法.探讨了信号与双稳系统的阈值和克莱默斯逃逸率之间的关系,通过外加幅值和频率可调的信号进行双重调制,实现信号与双稳系统的匹配,数值仿真表明该匹配方式是可行和有效的.针对涡街信号,提出基于标准差的调制参数选取方法,该方法利用涡街信号特征,通过信号标准差估计管道内流速,缩小了调制参数的选取范围,提高了信号与双稳系统匹配的效率.实验结果表明,利用标准差选取调制参数对涡街信号进行调制,可以有效地使涡街信号,特别是弱涡街信号产生随机共振,进而检测到涡街频率,实现流量测量.     

色噪声激励下三势阱系统逻辑随机共振研究

本文利用基于Simulink的数值模拟方法研究了高斯色噪声激励下三势阱系统的逻辑随机共振现象.首先对于独立的加性和乘性高斯色噪声激励下的三势阱系统,发现仅有加性噪声作用不能实现可靠的逻辑操作,但加性噪声和乘性噪声共同作用可诱导良好的逻辑随机共振现象.和高斯白噪声相比较,高斯色噪声激励下能产生可靠逻辑随机共振的（D,Q）平面上的区域范围更大.进一步讨论了加性和乘性噪声之间的关联对于逻辑随机共振现象的影响,发现噪声关联对逻辑随机共振现象起着破坏性的作用.     

组合型幂指函数三稳态随机共振微弱信号检测

在强噪声背景下,针对微弱信号的检测和提取困难的问题,在经典的双稳态系统模型基础上,结合Gaussian Potential模型提出了一种新的组合型幂指函数的三稳态系统模型。首先,构造组合型幂指函数的三稳态系统模型,通过调节系统参数进行数值仿真,验证新型的三稳态系统模型能够产生随机共振现象;其次,以输出的平均信噪比（SNR）作为测度指标,结合人工鱼群智能算法进行相应参数寻优,使得组合型幂指函数的三稳态系统输出信噪比最大,从而达到随机共振现象。轴承故障诊断实验分析中,在输入信噪比为-25.8 dB条件下,分别通过双稳态系统和组合型幂指函数的三稳态系统得到的输出信噪比分别为-13.1 dB和-8.59 dB,说明组合型幂指函数三稳态系统性能优于双稳态系统性能。     

神经元网络模型的弱信号随机共振检测研究

基于FitzHugh-Nagumo可兴奋细胞耦合后形成的神经元网络模型,对生物神经系统的弱周期信号随机共振检测机制进行研究。以加和网络的双层FHN神经元模型为例,对周期随机共振现象分别进行研究,并应用信噪比、互信息率对比评价方法,结合输出神经元动作电位的发放频率和幅值,从多个角度进行了定量和定性的描述和比较。实验结果表明,双层FHN神经元网络的随机共振响应优于单神经元的FHN模型,且具有更好的稳定性,可以在一定的噪声强度范围内对输入信号进行有效地检测。     

Levy噪声下基于自适应级联三稳随机共振的4FSK信号检测

针对Levy噪声背景下数字信号检测效率较低的问题,提出了一种基于自适应级联三稳态随机共振的4FSK信号提取新方法,并与4FSK信号传统调制解调模型作对比。模拟并比较了自适应级联三稳态随机共振系统模型和传统模型的输出信号误码率。数值仿真实验结果表明,与传统调制解调模型相比,4FSK信号在经过自适应级联三稳态随机共振系统模型解调后的输出信号误码率相较于传统调制解调模型要平均降低了4%,且时域图像更为清晰,毛刺明显减少,频谱幅值大幅提升。该实验的成功表明随机共振系统对冲击噪声中的数字信号检测有很强的应用前景。     

正弦波调制对谐振式陀螺中谐振信号的影响

谐振式光纤陀螺（R—FOG）是利用光学Sagnac效应实现对转动角速度检测的一种高精度惯性传感器件。理论分析了正弦波调制特性,搭建了光学微谐振腔的调制解调实验系统,实验对比了正弦波、锯齿波、三角波3种调制波形对谐振信号信噪比的影响,得出了正弦波调制效果最好,提高了谐振信号的信噪比。针对不同调制幅度和频率条件下的正弦波调制对谐振信号的影响进行了测试,得出了调制幅度和调制频率对谐振信号的影响,为光学微谐振腔在谐振式陀螺系统应用中相位调制选择最佳的参数提供了参考。     

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。     

直接序列扩频的分层级联随机共振接收算法

为提高现有直接序列扩频通信的接收信号的解调增益,提出分层级联随机共振接收算法。通过在接收信号的载波下变频和基带信号解扩过程中分别设计级联双稳态随机共振系统,一方面实现了正弦载波信号的宽带化解调接收,另一方面实现了信道噪声的能量向信号能量的逐步转化。理论分析和仿真实验结果表明,所提算法可以通过改变采样频率扩大接收机的频谱适用范围,同时通过增加两层级联随机共振系统的级联数量提高接收机性能。