频移随机共振在信号检测中的应用

基于傅立叶变换的频移特性，探讨了双稳态系统中的高频随机共振现象.仿真结果表明，将输入信号的大频率移动到一个小频率后，双稳态系统的输出功率谱在此频率处的值得到明显增强.在一个较大的频率范围内检测强噪声背景下的弱信号的能力大大增强.     

结合数字滤波技术的随机共振弱信号检测

应用数值计算研究强噪声背景下弱信号的随机共振检测. 探讨了大频率条件下非线性双稳态系统随机共振的输出信号幅值、 信噪比与随机噪声的关系, 数值计算结果表明, 非线性双稳态系统对大频率噪声具有较大的压制特性, 通过随机共振系统可以检测强噪声背景下的大频率弱信号. 结合数字滤波技术提取了大频率弱信号, 并获得被检测大频率弱信号的特征频率谱线及时域图像.      

一种基于参数可调随机共振的双模噪声中信号的检测

为了避免因采样频率而引起系统输出发散,文章提出采用模拟电路来仿真参数可调非线性双稳态系统,并实现对双模噪声中信号的检测.首先利用PC提供控制信号,经串行口传输至单片机,单片机经过适当的换算后,再通过I2C总线控制数字电位器,通过改变电位器的抽头位置,能方便地改变其分压系数,从而灵活调节系统参数.当噪声、信号和非线性系统的达到某一协同作用,系统将部分噪声能量转化为信号能量,就会产生最大共振峰,从而将淹没在噪声中的被测信号检测出来.仿真表明,该方法能够有效抑制双模噪声,提取出信噪比较高的有用信号.     

基于非线性系统随机共振的多频弱信号检测

针对实际探测的弱信号常常是多个频率弱信号共存的的情形,进行了利用随机共振检测多频周期性弱信号的研究,以便把利用随机共振的弱信号检测应用于信息处理中微弱信息识别与提取。数值计算结果表明,在适当调节系统参数的情况下,强同频噪声下的多频周期性弱信号经过非线性双稳态系统后,相差不超过一个数量级的几个低于0.5Hz的不同频率的弱信号都可以同时发生随机共振而被检测出来,其信噪比改善十分明显,可以提高30dB以上。该方法在信息识别与信息处理方面具有潜在的应用价值。     

改进检测周期脉冲信号的非线性随机共振系统

在利用非线性随机共振系统检测周期脉冲信号的研究中,通常采用的非线性系统为双稳态系统。针对双稳态系统的两个结构参数不易调节,误差较大,限制了系统检测性能的提高。为了优化系统,提高系统检测性能,提出采用只有一个结构参数且具有积分放大作用的单稳态系统。通过分析信号频谱,对比信号幅值,证实结构参数取较小值的单稳态系统具有积分作用,易于调节。Matlab、Monte-Carlo仿真验证具有积分特性的单稳态系统可获得更佳的检测效果。     

频移变尺度自适应随机共振在大信号检测中的应用

针对随机共振检测大信号的局限性和判断随机共振发生时刻的盲目性,提出了将基于频域信噪比的自适应算法引入频移变尺度随机共振中,自动调节双稳态系统结构参数和采样频率,自动获取随机共振状态,实现大参数信号检测.数值仿真实验结果表明,频移变尺度自适应随机共振可以从强噪声背景中提取较高频率的周期信号;能自适应地寻找到随机共振发生时刻,获得了较高的输出信噪比,在信号检测领域具有更好的应用前景.     

基于随机共振和维纳滤波的图像复原技术研究

随机共振不同于维纳滤波等传统信号处理方法,在非线性系统作用下,能利用噪声实现对强噪声背景下弱信号的处理。考虑到随机共振与维纳滤波算法的优势和不足,提出和实现了基于双稳态随机共振与维纳滤波的图像自适应复原增强算法;该算法在利用行列扫描对图像进行降维的基础上,引入拉伸变换提升图像质量;并经维纳滤波进行优化处理。仿真结果和实际应用表明:所提算法具有很好的鲁棒性,无论是复原低信噪比信号还是高信噪比信号,复原效果都优于维纳滤波和小波变换等传统复原算法和基于双稳态系统复原算法。在噪声滤除及提升图像对比度和清晰度上具有更好效果,特别是在复原被强噪声污染的信号,即信噪比很低的信号时,所提算法抑制噪声能力更强,复原效果更好。该算法克服了随机共振处理高信噪比信号效果不佳和鲁棒性差等问题,在弱信号提取,特别是强噪声和暗环境下的图像处理方面具有一定的应用前景。     

自适应扫频随机共振方法的研究

针对大参数信号二次采样随机共振应用的局限性,提出了自适应扫频随机共振方法.该方法根据信号、噪声和系统三者协调作用发生随机共振时的关系,自动调整采样频率和双稳系统的结构参数,从而自动获取随机共振状态.将此方法应用于实际噪声下弱信号的提取,取得了较好的结果.     

基于固定垒高的双稳态系统参数调节方法

针对双稳态随机共振系统参数选取困难的问题,基于四阶龙格塔库算法,提出了一种以固定垒高为约束条件的系统参数调节方法。首先,根据输出信噪比公式,得到固定垒高ΔV下系统参数a,b的约束条件。然后,在约束条件下快速搜索a值,使微弱信号产生的频谱幅度峰值再次增大,从而得到与输入信号匹配的最大输出信噪比。仿真结果表明,在高频微弱信号检测中,该方法可以有效抑制低频分量干扰,信噪比较没有设定约束条件的参数调节方法平均提高了3.50dB。     

基于势函数的双稳随机共振参数特性探究*

双稳态随机共振系统模型在微弱信号检测方面具有很好的应用特性,为微弱信号的检测提供了新的思路。如何用更简单的方法突破近似绝热条件的限制,使其应用于高频信号检测,是近些年来的研究热点。分析势函数的形状特征对系统输出信噪比影响的基础上,研究了系统从双稳状态(AAc)到失稳(A≥Ac),再到单稳状态(a=0或b=0)过程中,系统输出特性的变化规律。提出了一种基于势函数的参数调节方法,通过对系统参数加以控制,可以在不影响系统最佳输出信噪比的情况下,将可调参量降为1个,减少参数调节的工作量。经过仿真和实验采集数据验证,该方法简单易行,具有一定的应用价值。     

基于随机共振的微弱多频信号检测方法

根据非线性双稳系统在噪声和弱周期信号作用下对低频成分的敏感性,提出了基于随机共振的微弱多频信号检测方法.将待检测的未知频率信号与巳知频率的载波信号在混频器经外差法作用后产生差频与和频两种频率成分,通过调节载波频率可使差频在零频率点附近变动,从而使得双稳系统的输出发生特征极为明显的变化,为频率检测提供可靠的检测依据.理论分析和数值仿宾结果表明该方法是有效、可行的,具有良好的应用前景.     

基于随机共振大参数微弱周期信号检测

研究了非线性双稳系统的动力学机理,根据非线性系统产生随机共振的同步条件,提出了不满足绝热近似理论的大参数微弱信号实现随机共振的方法。通过对系统参数的适当调整,实现了大频率信号和大强度噪声淹没的微弱周期信号的检测。理论分析和仿真实验表明,该方法有效地实现了大参数微弱信号随机共振,使得利用随机共振法检测大参数微弱周期信号不再局限于尺度变换法。     

双稳态系统中结构参数对系统性能的影响

针对微弱信号检测问题,介绍了随机共振的原理并系统地分析了双稳系统阈值与系统结构参数的关系。得出系统中结构参数对随机共振现象发生起决定性作用的结论。同时深入阐述非线性系统势垒对随机共振效应的影响,即势垒越高,产生协同效应要求信号和噪声的能量越大。反之,则越小。基于以上结论,通过自适应地调节结构参数使系统达到随机共振,将能够适应更大的频率范围变化,提高随机共振方法检测效果。     

大参数随机共振的两种方法及数值仿真

分析了白噪声通过双稳系统的频谱特点,解释了只有小参数信号(小频率,小幅度)才能出现随机共振的原因,探讨了两种变换方法对大参数信号实现随机共振,并进行仿真验证,为实际工程应用中大频率微弱信号的检测提供了依据.     

双稳系统中随机共振现象的研究

利用在绝热近似条件下的信噪比（SNR）理论，研究了具有乘性和加性噪声以及周期信号共同作用下双稳系统的随机共振（SR）现象，考虑噪声之间有关联的情况，得到了系统的SNR表达式，发现噪声关联使系统的SNR不仅依赖于噪声之间的关联强度，而且强烈地依赖于系统的初始条件。     

级联双稳系统随机共振的加强

该文研究了随机共振下的级联双稳系统加入周期与系统粒子在单势阱中波动的时间尺度相匹配的第二驱动信号后引起的效应.通过simulink设计模拟系统并进行仿真,观察级联系统每一级系统都加入第二驱动周期信号与未加前后输出信号x2频谱幅值的变化.结果表明,第二驱动周期信号能够增强级联双稳系统随机共振的效果.本文还分析了第一级加入驱动信号后输出信号频谱涨幅程度大于次级加入驱动信号后涨幅程度的原因,并给出了第二驱动周期信号有效控制加强随机共振的条件.     

级联双稳随机共振降噪下的经验模式分解

针对强噪声背景下混合信号的经验模式分解（EMD）问题,提出了一种基于级联双稳随机共振系统（CBSRS）降噪的EMD方法。该方法利用CBSRS对时域波形降噪的优良特性,首先对有噪信号进行随机共振输出,信号得到降噪后,再进行EMD。在仿真实验中,分别对原始信号以及各级级联随机共振输出后的信号进行EMD,对比结果表明,级联双稳系统能有效去除高频噪声,减少EMD的层数,使EMD具有更明确的物理意义最后通过一个轴承外圈故障的诊断实例表明,该方法在逐步滤除高频干扰的同时,不断加强低频特征能量,可以有效检测出故障的特征频率。