变相位周期策动力杜芬振子弱信号检测方法

杜芬振子能有效检测出淹没在噪声中的正弦信号,并且对噪声具有免疫力,但是随着信号信噪比进一步降低,传统混沌检测方法的漏报概率快速增加直至无法检测出被噪声完全淹没的信号。针对此问题,提出了一种变相位周期策动力杜芬振子弱信号检测方法,该方法利用了杜芬振子的初值敏感性,通过改变系统内置周期策动力的初始相位对接收的信号进行并行检测以降低检测的漏报机率,进而降低了信号检测的错误率,使杜芬振子能在更低信噪比下进行信号检测。仿真实验表明,相同参数条件下文中方法可以保持传统理论对噪声的可靠免疫,并且在检测错误率为零时,新方法可以将混沌理论的检测信噪比降低约10 d B。     

基于Duffing振子的弱信号频率检测研究

现有Duffing振子弱信号检测方法检测频率信号时存在检测频率范围窄的缺点,在检测宽频带信号时需要用到多振子阵列,增加了实现的复杂度。文章充分利用周期信号频率特性和Duffing振子的弱信号检测技术,提出了一种新的Duffing振子检测频率信号的方法,该方法摒弃了传统外加周期策动力的方式,将待测信号直接送入Duffing振子,然后对振子输出量作频谱分析,降低了调谐的难度并增加了振子运行的稳定性。仿真结果表明,该方法可实现对信号频率的精确检测,具有精确度高（10-4数量级）、复杂度低的优点。     

基于混沌振子周期区域的微弱信号检测方法

混沌振子微弱信号检测方法中存在着输出信号时域判别的抗干扰性差、宽频率范围信号检测系统复杂等问题。本文利用混沌振子对噪声处理的优势,提出一种新的强噪声背景中微弱周期信号检测方法。通过提取周期1外轨区域的Poincaré截面,得到一种频率为振子周期策动力与待检测信号频率差的周期信号,而该周期信号对噪声具有很强的抑制。应用所提方法对一个频率段的正弦信号进行检测,实现了低于-110dB信噪比条件下高斯白噪声背景中正弦信号检测。     

基于盲源分离的弱信号检测方法研究

本文对基于盲源分离技术的弱信号检测方法进行了研究,构造了弱信号检测模型.采用基于高阶累积量的独立分量分析算法来对弱信号进行检测.为了证明模型和算法的有效性,对弱语音信号进行实验仿真检测.实验表明,盲源分离技术应用在弱信号检测中是可行的,算法能够有效地提高输出信噪比.随着输入信噪比的降低,输出信噪比的改善效果越明显.当输入信噪比不低于-82dB时,该算法能有效地检测到弱信号源.     

基于耦合混沌的局部放电信号检测

为了有效地检测局部放电脉冲信号,利用双耦合Duffing混沌振子瞬态同步突变现象对脉冲信号的敏感性和对白噪声的免疫能力,将双耦合Duffing振子应用于电机局部放电脉冲信号的检测中。根据局部放电脉冲信号的时频特性,构建适于局部放电检测的双耦合Duffing振子系统,设置双耦合Duffing振子的初始值、耦合因数、外部策动力的周期和幅值,以振子间的同步误差来检测微弱的局部放电信号。仿真测试结果表明,利用该方法检测局部放电脉冲信号,在低信噪比的条件下能取得良好的检测效果。     

基于改进Duffing振子的微弱信号检测方法

研究了一种基于改进Duffing振子的微弱信号检测方法,通过对比分析两种不同的Duffing振子系统的相图和Lyapunov指数图,改进Duffing振子在微弱信号检测方面较常规Duffing振子具有2个优势:能够有效的解决由于振子从混沌态转变到周期态存在过渡区而引起的漏判误判问题且对微弱信号的幅值估算更加准确;具有更好的噪声免疫性。仿真实验结果表明,改进Duffing振子能有效的检测出淹没在背景噪声中的信噪比为-43 dB的微弱信号,最后通过对早期故障轴承的微弱特征信号进行检测,验证所提方法可以应用于工程实际中。     

基于混沌振子的微弱信号检测技术研究

分析了Duffing方程的动力学特性,它对白噪声和与混沌振子固有频率相差较大的干扰周期信号具有免疫力,利用混沌振子的这种特性进行微弱信号检测,提出了将被测信号完全作为摄动力进行幅值检测的新方法,另外还给出了利用振子阵列的方法进行频率的检测。仿真实验表明这种方法简便易行,可以有效地检测出有用信号的幅值和频率。     

α噪声下自适应非线性耦合双稳随机共振弱信号检测

在α噪声条件下,为实现微弱周期信号的检测,提出了以平均信噪比增益(A-SNRI)为衡量指标的自适应非线性耦合双稳随机共振系统。先通过调节α噪声参数,将此α噪声与待测信号输入非线性耦合双稳系统中,再通过自适应算法,得出最优系统参数以及耦合系数。实验结果表明,周期信号通过自适应非线性耦合双稳系统后发生了随机共振现象,其频谱图出现了陡峭的尖峰且信噪比增益效果提升明显,说明自适应非线性耦合双稳随机共振系统能够有效地检测出淹没在α噪声中的信号。     

短码元长度FSK信号的一种混沌检测方法

减少单个码元长度提高FSK信号频带利用率的方式会造成可靠性下降的问题,传统的检测方法往往达不到可靠性要求。利用混沌振子检测FSK信号的特点,提出了一种检测短码元长度FSK信号的方法。该方法通过从FSK信号中提取的先验频率信息,构造待检测序列,然后输入到混沌检测系统进而实现短码元FSK信号的检测。仿真实验表明,信噪比为-20 dB时,该方法检测短码元FSK信号的误码率为29.7%。     

纳秒级周期脉冲信号检测方法的研究

针对数字信号处理器(DSP)的高速低耗、实时性好的特点,运用混沌测量原理构建了一个特定的混沌系统用于检测纳秒级周期脉冲信号。此系统将不稳定的混沌状态到稳定的大尺度周期状态的跃迁作为检测周期性高速脉冲信号的依据,将待测信号作为影响Duffing振子周期的摄动源设计成混沌检测系统,并根据系统的运动状态(大尺度周期运动态或噪声混沌态)检测高速脉冲信号的幅值与频率。理论分析和实验均表明该检测系统能实时有效地检测出脉冲信号及其特性。     

过电压监测中电网频率微变检测方法

提出将互相关检测和混沌理论相结合应用于过电压监测中的频率跟踪,检测相对于中心频率极小的微弱信号.分析了Duffing方程在从混沌状态到大周期转变时表现出的良好的等Q共振频率特性,阐述了混沌相平面变化检测弱信号的基本原理.算例结果表明该方法具有较低的信噪比工作门限,测量噪声得到抑制,测量频率误差小等优点,通过仿真计算给出了Duffing混沌谐振子的临界值以及针对不同信噪比和信号情况所得到的检测结果,实现了对系统频率的准确检测,保障了过电压监测系统的同步采样.     

基于Duffing振子的微弱信号检测方法研究

利用Duffing振子相变对微弱信号敏感和对噪声免疫的特点,可以对淹没在强噪声背景中的微弱周期信号进行检测,但传统的Duffing振子相变检测方法仅能检测特定频率的周期信号并且会受过渡带的影响.针对上述问题,给出了一种基于Duffing振子变尺度逆相变的微弱周期信号检测方法,通过引入变尺度系数将待测信号进行重构,进而减小了系统参数对检测的影响.建立了仿真模型并进行了仿真实验.分析和仿真结果表明,该方法能够仅利用一组固定的参数来对任意频率的周期信号进行有效的检测,且减少过渡带的影响,具有较好的检测性能.     

Adaptive time‐frequency representation for weak chirp signals based on Duffing oscillator stopping oscillation system

To investigate high‐resolution time‐frequency representations for any type of weak chirp signals with a very low signal‐noise ratio, we revisit the inherent deficiencies of conventional Duffing oscillator detection methods and propose a novel Duffing oscillator stopping oscillation detection system. As a result, the detection of chirp signals can be successfully realized, and the influence of nondetection zones and critical thresholds on the detection accuracy is successfully eliminated. Furthermore, we propose an adaptive Duffing oscillator stopping oscillation detection method to measure the instantaneous frequency variation of a highly dynamic chirp signal within a large frequency range. The simulation results indicate that, compared with the conventional Duffing oscillator detection methods and the Choi‐Williams distribution, the proposed method greatly expands the frequency detection range of a single Duffing oscillator and has a lower computing cost and effective real‐time performance in detecting a high‐precision weak chirp signal, which provides a new solution for the time‐frequency representation of weak chirp signals at a lower signal‐noise ration and reveals broad prospects for applications in engineering.     

基于混沌理论的电力系统微弱谐波检测方法研究

针对微弱谐波信号时频域分析检测方法在宽谱环境噪声较强场景中无法识别目标信号的缺陷,首先引入混沌系统的随机共振原理,在信号成分完全未知的情况下,利用随机噪声增强微弱目标信号进行频率盲检。进一步引入Duffing混沌系统,利用其对特定频率周期信号幅值的极高敏感性和噪声抵抗力,对检出的各谐波频率分量进行幅值精准检测。在经典随机共振模型的基础上,通过归一化改进了系统参数。结合Duffing混沌系统模型,设计了实时检测控制策略。通过粒子群寻优算法,以系统输入输出信号的互相关系数为适应度函数,寻找最优系统参数。对强随机噪声背景下的多整次谐波与间谐波混叠的谐波信号进行了仿真实验。结果表明,所提方法能在恶劣的噪声环境中,实现各谐波分量的无差频率检测与高精度幅值检测。     

基于Duffing系统与APES算法的DFIG定子匝间故障检测新方法

简要介绍了Duffing振子信号检测和幅度相位估计(APES)算法的原理,提出将Duffing振子信号检测与APES算法相结合的双馈感应风力发电机(DFIG)定子匝间故障检测新方法。利用Duffing振子参数敏感性及对背景噪声的强免疫性,根据相轨迹图变化判断是否存在待测故障特征,在此基础上结合APES算法确定故障特征的振幅,弥补了Duffing振子无法提供准确幅值的不足。仿真结果证明了所提方法的实用性和有效性。     

基于调制随机共振的转子故障早期检测

噪声是影响旋转机械早期故障检测的主要因素。只有抑制噪声增强信号、提高信噪比,才能从噪声中提取故障特征信息,为故障诊断特别是早期故障检测提供可靠的依据。文中根据非线性双稳系统在噪声和弱周期信号作用下的周期响应特性,将调制技术与随机共振原理相结合,提出了调制随机共振方法,实现了在较宽的频率范围内从强噪声中检测微弱周期信号。理论分析、数值仿真和实验结果表明,对信号进行调制产生的差频分量可形成低频信号,该低频信号通过双稳系统易产生随机共振,从而使随机共振发生在具有优良频率特性的低频区,能使微弱的故障信号特征突出、明显而易于捕捉。该方法灵活、可靠,在转子系统早期故障检测方面的应用是可行的。     

基于混沌振子的微弱GPS信号检测算法

针对微弱GPS信号的高灵敏度检测算法是当前室内环境下,GPS接收机捕获信号亟待解决的问题。由于混沌振子具有对周期信号敏感,对噪声免疫的特性,相轨迹会因为同频率周期信号发生明显改变。本文将其应用于室内环境下检测GPS信号,提出了基于Duffing混沌振子的微弱GPS信号检测算法;采用Leyapunov指数判定相轨迹所处的临界状态,辅助测量GPS信号的存在;将数值迭代方法应用于算法的实现。仿真结果表明,与传统的GPS信号检测方法相比较,基于混沌振子的检测算法可以快速捕获极低信噪比条件下的GPS信号,有效提高了捕获率和检测性能。     

基于椭圆域分割的触电电流混沌检测方法研究

针对从低压电网的总剩余电流中提取触电支路电流的难题,利用混沌系统对初始条件敏感及对噪声免疫的特性,提出基于椭圆域分割法的触电电流混沌检测方法。在混沌系统的二维相轨迹图中引入椭圆域分割线,通过其输出的高低电平表示相轨迹穿越椭圆域分割线的状态,根据输出的低电平次数定量判别混沌系统所处的状态,从而实现触电信号的提取。利用待测信号相位和系统状态存在的对应关系,确定待测信号初相位并修正,以提高该方法的检测精度。针对195组触电信号检测结果表明,相位修正前、后的检测误差从32.5%减小到4.1%,检测信噪比由[0, -50 dB]增加到[0, -63 dB],所提议的方法能够从包含强噪声的总剩余电流中检测出触电电流,为新型剩余电流保护装置的开发提供一定的参考价值。     

基于图像识别理论的混沌特性判别方法

利用混沌振子可以检测微弱的周期信号，并且具有很多优点。该文针对Duffing混沌振子在信号检测领域中的应用，提出了基于图像识别理论的混沌特性判别方法。该方法具有直观、算法简单及计算量小的优点。文中阐述了所提方法的原理，并给出了相应的判别程序流程图及仿真实验结果。仿真结果表明，利用该方法可以准确快速地判断混沌特性，并能很好地满足Duffing混沌振子信号检测的需要。将该文提出的判别方法用于处理小电流单相接地故障保护的现场试验数据，获得了好的效果。