[發明專利]一種基于隨機共振的信號頻率檢測方法

無效

• 申請號: 201410370198.2
• 申請日: 2014-07-31
• 公開（公告）號: CN104155518A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 謝躍雷;王太興;邵泉杰;歐陽繕;晉良念;劉慶華;蔣俊正;陳紫強
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G01R23/02
• 分類號: G01R23/02;G06F19/00
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司 45112
• 代理人: 滕杰鋒

技術領域

本發明涉及微弱信號檢測技術領域，具體涉及一種基于隨機共振的信號頻率檢測方法。

背景技術

自從1981年BenZi等研究古氣象冰川問題提出隨機共振(Stochastic?resonance,SR)概念以來,SR現象受到了廣泛的關注。隨機共振現象是一種非線性現象,它在一定條件下,將部分噪聲能量轉移到信號上,在降低噪聲的同時能夠使淹沒于噪聲中的弱信號得到共振加強,極大地提高輸出的信噪比,從而實現從強烈噪聲干擾中檢測微弱信號的目的。

傳統的基于隨機共振的檢測方法受到絕熱近似理論的限制,只適用于小參數信號(信號幅值、信號頻率、噪聲強度均遠小于1),這極大地制約了隨機共振在工程實際中的應用。雖然，具有代表性的有二次采樣隨機共振方法、歸一化變尺度方法和移頻變尺度隨機共振方法等，在理論上為大參數信號檢測提供了可能，但都是針對某個特殊頻率的檢測，以及調參手段不明確，或者說沒有核心約束條件。

發明內容

本發明提供一種基于隨機共振的信號頻率檢測方法，該方法解決了小參數信號值必須遠遠小于1的條件限制，并且減少了調參的數量，能夠快速、高效地調參，能夠快速遍歷參數，利于尋找到最佳隨機共振，大幅提高產生隨機共振的概率。

一種基于隨機共振的信號頻率檢測方法，所述方法包括如下步驟：

(1)選取下列五種隨機共振系統參數組合中的任一種：a與b、a與h、a與k、b與h、h與k。

(2)當選定參數組合后，隨機共振系統各參數的確定遵循以下原則：

當選定a、b參數組合并確定a為主參數、b為副參數時，令h＝1，k＝1，則b的初值為a²/4σ²；當選定a、b參數組合并確定b為主參數、a為副參數時，令h＝1，k＝1，則a的初值為當選定a、k參數組合并確定a為主參數、k為副參數時，令h＝1，b＝1，則k的初值為當選定a、k參數組合并確定k為主參數、a為副參數時，令h＝1，b＝1，則a的初值為當選定a、h參數組合并確定a為主參數、h為副參數時，令b＝1，k＝1，則h的初值為a²/4σ²；當選定a、h參數組合并確定h為主參數、a為副參數時，令b＝1，k＝1，則a的初值為當選定b、h參數組合并確定h為主參數、b為副參數時，令a＝1，k＝1，則b的初值為1/4σ²h；當選定b、h參數組合并確定b為主參數、h為副參數時，令a＝1，k＝1，則h的初值為1/4σ²b；當選定h、k參數組合并確定h為主參數、k為副參數時，令a＝1，b＝1，則k的初值為當選定h、k參數組合并確定k為主參數、h為副參數時，令a＝1，b＝1，則h的初值為1/4σ²k²。

(3)調節主參數，使隨機共振系統產生共振，根據步驟(2)確定的副參數初值微調副參數。

(4)若微調副參數時，隨機共振系統輸出信號功率譜峰值的頻率f_x能夠保持不變，則根據數學式：f＝f_x×h/a，得到信號頻率f。

(5)若微調副參數時隨機共振系統輸出信號功率譜峰值的頻率f_x不能固定，則返回步驟(3)。

上述各步驟中：a、b為隨機共振系統模型參數；h為采樣步長；k為信號放大倍數。

附圖說明

圖1是本發明技術方案流程圖。

圖2描述了隨機共振系統調參所經歷的過程。

圖3描述了未加噪的時域信號波形。

圖4描述了加噪后的時域信號波形。

圖5描述了經過參數簡化后隨機共振系統的時域信號波形。

圖6描述了參數簡化后得到的功率譜波形。

具體實施方式

下面通過對附圖和實施例的描述，將有利于對本發明的理解。

圖2是在采樣比為40，載波頻率為1Hz,參數b、h、k固定，對同一次實驗，參數a從萬分一到1萬等比例遞增得到數據繪畫出來的，當然信噪比越高所得的馬鞍形狀越標準。又一般對于隨機共振我假設具有各態歷經性，所以圖2具有一般意義。而且從第一個極小值到第二個極小值之間，輸出最高峰都在相同位置，即正確檢測出強噪聲中的微弱信號頻率。

1.雙穩隨機共振模型

根據隨機共振理論，周期信號與噪聲共同作用的雙穩系統模型為：

dx/dt＝ax-bx³+[s(t)+n(t)]k；??????????(1)