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《混沌振子與隨機(jī)共振雙系統(tǒng)聯(lián)合微弱信號(hào)檢測(cè)方法研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、混沌振子與隨機(jī)共振雙系統(tǒng)聯(lián)合微弱信號(hào)檢測(cè)方法研究*薛靈芝，辛云宏*陜西省科技攻關(guān)計(jì)劃（批準(zhǔn)號(hào)：2012K09-09）資助課題E-mail:xinyh@snnu.edu.cn電話：18966948526(陜西師范大學(xué)物理與信息技術(shù)學(xué)院，陜西西安710062)摘要：針對(duì)Duffing系統(tǒng)檢測(cè)未知信號(hào)時(shí)需要待測(cè)周期信號(hào)頻率先驗(yàn)值的不足，提出了一種混沌理論與隨機(jī)共振理論相結(jié)合的信號(hào)檢測(cè)方法．該方法首先利用隨機(jī)共振系統(tǒng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)與頻率值估計(jì)，然后再通過(guò)混沌系統(tǒng)進(jìn)行頻率值的選擇與幅值估計(jì)．對(duì)于兩個(gè)系統(tǒng)結(jié)合時(shí)涉及到的數(shù)量級(jí)問(wèn)
2、題，提出了信號(hào)預(yù)處理方法和參數(shù)補(bǔ)償法，有效擴(kuò)大了混沌系統(tǒng)檢測(cè)與提取信號(hào)的范圍，并提高了雙系統(tǒng)結(jié)合時(shí)的信號(hào)檢測(cè)精度．仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提出方法不僅可以精確、快速的提取出高斯白噪聲背景下的未知微弱周期信號(hào)，而且有效擴(kuò)大了Duffing系統(tǒng)和隨機(jī)共振系統(tǒng)的檢測(cè)范圍，使其應(yīng)用范圍更加廣闊．關(guān)鍵詞:微弱信號(hào)，Duffing振子，隨機(jī)共振，檢測(cè)PACS：05.45.-a,02.60.Cb0引言微弱信號(hào)的檢測(cè)與提取，尤其是微弱周期信號(hào)的檢測(cè)，一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)．1992年，Birx等人提出了一種利用混沌振子本身的
3、性質(zhì)檢測(cè)28待測(cè)信號(hào)中是否存在周期信號(hào)的方法[1]，由此開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)檢測(cè)微弱信號(hào)的新途徑．由于該方法過(guò)程簡(jiǎn)單且實(shí)現(xiàn)容易，因此很快引起了國(guó)內(nèi)諸多專家學(xué)者的興趣，在這些專家學(xué)者的共同努力下，至今，已經(jīng)提出了多種有效的混沌信號(hào)檢測(cè)方法．總體上看，這些方法可分為已知頻率信號(hào)的檢測(cè)與幅值估計(jì)和未知頻率信號(hào)的檢測(cè)與幅值估計(jì)兩大類．學(xué)者李月是國(guó)內(nèi)從事利用混沌振子進(jìn)行微弱信號(hào)檢測(cè)的先驅(qū)之一，其專著[2]詳細(xì)的闡述了利用Duffing振子檢測(cè)各種周期信號(hào)的理論與相關(guān)技術(shù)，對(duì)混沌系統(tǒng)檢測(cè)已知頻率信號(hào)技術(shù)的發(fā)展起到積極的推動(dòng)作用．在未知頻
4、率信號(hào)的檢測(cè)方面，國(guó)外學(xué)者Donald在文獻(xiàn)[3]中提出了一種應(yīng)用混沌理論進(jìn)行微弱信號(hào)的檢測(cè)方法，但只是給出了表達(dá)式，沒(méi)有說(shuō)明具體的檢測(cè)方案；文獻(xiàn)[4]提出了一種比較具體的檢測(cè)方法，該方法利用鎖頻原理檢測(cè)未知信號(hào)，有效的檢測(cè)出未知周期信號(hào)；文獻(xiàn)[5]提出了利用定向過(guò)零技術(shù)檢測(cè)未知信號(hào)頻率的方法，該方法通過(guò)對(duì)經(jīng)過(guò)零點(diǎn)數(shù)量的計(jì)算，估算出系統(tǒng)的周期，進(jìn)而計(jì)算周期信號(hào)的頻率值，仿真結(jié)果表明，該方法可以有效的檢測(cè)出未知信號(hào)的頻率，而且實(shí)驗(yàn)過(guò)程易于再現(xiàn)；文獻(xiàn)[6]在噪聲背景下對(duì)納米機(jī)器的周期諧波振蕩器進(jìn)行研究，并且檢測(cè)周期信號(hào)
5、的頻率，可以很好的檢測(cè)出周期信號(hào)；文獻(xiàn)[7-8]基于Duffing諧波振蕩器原理，提出了一種利用平衡法實(shí)現(xiàn)對(duì)振蕩器頻率進(jìn)行檢測(cè)方法，這是檢測(cè)未知頻率信號(hào)的一個(gè)新發(fā)展方向，相對(duì)于大量觀察的實(shí)驗(yàn)方法，該方法更具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撘罁?jù)；文獻(xiàn)[9]提出了一種利用混沌陣的方法檢測(cè)未知微弱周期信號(hào)的實(shí)現(xiàn)方法，并且給出了具體檢測(cè)步驟和過(guò)程，較好的實(shí)現(xiàn)了提取未知信號(hào)的目的；文獻(xiàn)[10]提出了一種基于尺度變換原理的微弱信號(hào)檢測(cè)方法，該方法可檢測(cè)任意頻率的周期信號(hào)，在具有頻率先驗(yàn)值的情況下，只需簡(jiǎn)單的改變系統(tǒng)的仿真步長(zhǎng)，就能精確檢測(cè)出未知周
6、期信號(hào)；文獻(xiàn)[11]提出的間歇混沌法，利用系統(tǒng)輸出的時(shí)28域波形判斷混沌間歇振動(dòng)的周期，從而有效的估測(cè)出振動(dòng)的頻率，具有直觀性和形象性等優(yōu)點(diǎn)．以上文獻(xiàn)[3-11]在未知信號(hào)的檢測(cè)方面取得了較好的成果，但是，由于信號(hào)檢測(cè)的準(zhǔn)確度與信號(hào)的幅值密切相關(guān)，而以上方法不具備信號(hào)幅值估計(jì)能力，同時(shí)也沒(méi)有系統(tǒng)考慮信號(hào)幅值的影響，致使信號(hào)檢測(cè)的準(zhǔn)確度與應(yīng)用范圍受到一定限制．為了解決這一矛盾，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于幅值估計(jì)的準(zhǔn)確性以及檢測(cè)信號(hào)精度與幅值估計(jì)精度的相互制約性也做了大量研究．文獻(xiàn)[12]利用統(tǒng)計(jì)原理對(duì)周期信號(hào)的頻率和幅值進(jìn)行估計(jì)
7、；文獻(xiàn)[13]在實(shí)際應(yīng)用中利用混沌理論估測(cè)出信號(hào)幅值；文獻(xiàn)[14]基于混沌測(cè)量系統(tǒng)來(lái)研究信號(hào)的檢測(cè)方法，對(duì)周期信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和幅值估計(jì)；文獻(xiàn)[15]利用最小二乘法來(lái)估計(jì)待測(cè)周期信號(hào)的幅值與混沌動(dòng)力系統(tǒng)的特征指數(shù)之間的聯(lián)系,通過(guò)兩者之間的關(guān)系估測(cè)出未知信號(hào)的各種參數(shù)，能有效提取出未知信號(hào)；文獻(xiàn)[16]在綜合考慮未知信號(hào)的檢測(cè)與幅值估計(jì)后，提出一種互相關(guān)檢測(cè)和混沌理論相結(jié)合的檢測(cè)方法，可以有效的檢測(cè)出未知信號(hào)的頻率，該方法原理簡(jiǎn)單易懂，易于實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)，在信號(hào)幅值低于0.3的情況下能有效的檢測(cè)出未知信號(hào)的頻率；文獻(xiàn)[17]基
8、于Duffing混沌振子和ML方法檢測(cè)微弱周期信號(hào)，可以把幅值門限降到0.0011，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，檢測(cè)精度相比最大似然法要高的多；文獻(xiàn)[18]在研究接地網(wǎng)絡(luò)故障診斷中提出一種微弱信號(hào)的測(cè)量方法，可以有效的檢測(cè)出待測(cè)信號(hào)的幅值；文獻(xiàn)[19]詳細(xì)研究了混沌振子檢測(cè)微弱信號(hào)的方法，可以有效的檢測(cè)高斯白背景下的微弱周期信號(hào)，可以把幅值門限降到．在檢測(cè)未知信號(hào)時(shí)，受到
