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[發明專利]一種基于隨機共振的信號頻率檢測方法無效

專利信息
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
地址: 541004 廣西*** 國省代碼: 廣西;45
權利要求書: 查看更多 說明書: 查看更多
摘要:
搜索關鍵詞: 一種 基于 隨機 共振 信號 頻率 檢測 方法
【說明書】:

技術領域

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fx能夠保持不變,則根據數學式:f=fx×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fx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)

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