检索结果-内蒙古大学图书馆

电子与信息学报 2006年第2期28卷 335-339页

作者：李永祯王雪松施龙飞肖顺平庄钊文国防科技大学电子科学与工程学院长沙410073

该文针对窄带极化雷达系统,研究了微弱信号的检测问题。首先给出了目标散射信号和随机极化波的瞬态极化投影序列(IPPS)表征方法,导出了随机极化波的IPPS到期望点广义距离的统计特性。在此基础上,利用信号和噪声的IPPS到期望点广义距离... 详细信息

该文针对窄带极化雷达系统,研究了微弱信号的检测问题。首先给出了目标散射信号和随机极化波的瞬态极化投影序列(IPPS)表征方法,导出了随机极化波的IPPS到期望点广义距离的统计特性。在此基础上,利用信号和噪声的IPPS到期望点广义距离之间的差异,基于极化积累的思想,提出了一种基于IPPS的微弱信号检测算法,仿真结果表明该文算法可以实现10dB以上的性能改善。

关键词：雷达微弱信号检测瞬态极化

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调制随机共振及其在微弱信号检测中的应用

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传感器与微系统 2006年第2期25卷 81-82页

作者：林敏黄咏梅中国计量学院计量技术工程学院浙江杭州310018

根据非线性双稳系统只能在低频段产生随机共振的特性,提出了调制随机共振方法,实现了在较宽的频率范围内检测微弱信号。理论分析和实验结果表明:经调制产生的低频信号通过双稳系统的协同作用而形成的输出信号,其能量和信噪比都有显著提... 详细信息

根据非线性双稳系统只能在低频段产生随机共振的特性,提出了调制随机共振方法,实现了在较宽的频率范围内检测微弱信号。理论分析和实验结果表明:经调制产生的低频信号通过双稳系统的协同作用而形成的输出信号,其能量和信噪比都有显著提高,对强噪声中的微弱信号有较强的检测能力。采用该方法可进一步开发双稳系统低频段的信息资源,拓宽其应用领域。

关键词：调制随机共振微弱信号检测故障诊断

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基于达芬振子的微弱信号检测方法研究

基于达芬振子的微弱信号检测方法研究

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作者：吴冬梅哈尔滨工程大学

学位级别：博士

微弱信号检测在通信、雷达及声呐等领域有着广泛而重要的应用。正是由于微弱信号检测技术应用的广泛性和迫切性使之成为一个研究热点,并促使人们不断探索与研究微弱信号检测的新理论、新方法,以期能更快速、更准确地从强背景噪声中检测... 详细信息

微弱信号检测在通信、雷达及声呐等领域有着广泛而重要的应用。正是由于微弱信号检测技术应用的广泛性和迫切性使之成为一个研究热点,并促使人们不断探索与研究微弱信号检测的新理论、新方法,以期能更快速、更准确地从强背景噪声中检测出微弱信号。传统的微弱信号时域检测方法,输入信噪比门限受到一定限制,很难进一步降低。近些年来,非线性科学的研究为人们认识问题、分析问题和解决问题提供了一条新颖的思路。特定的混沌系统对特定小信号的敏感性以及对噪声的免疫力使它在信号检测中具有很好的应用前景。从20世纪90年代起,有研究者将混沌理论应用于微弱信号检测,为混沌理论的工程应用开辟了新领域,将微弱信号检测理论推进了一大步。基于混沌的检测方法弥补了传统方法的不足,检测性能达到了很低的信噪比。因此对混沌微弱信号检测方法开展研究,在理论上和应用上都具有重要意义。本文正是在这样的背景下,结合国家自然科学基金资助项目,对基于达芬振子的微弱信号检测与估计方法和其在数字调制信号检测中的应用进行了深入研究与探讨。论文主要内容包括： 1.对软弹簧达芬(Duffing)振子进行了理论与数值分析,为后文基于混沌振子的微弱信号检测研究提供了依据。 2.研究了混沌微弱信号检测方法中的系统状态迁移检测技术,提出了基于功率谱特征和基于相图域分割的两种检测方法。基于功率谱能量特征的方法能够可靠而快速地实现系统状态迁移检测,提高了检测效率。相图域分割方法通过引入区域分割线将二维相图映射为一维时间信号,从而实现实时自动检测系统状态变化的目的,适用于实时微弱信号检测。 3.研究了基于混沌临界状态达芬振子的微弱信号检测方法。全面深入地研究了基于混沌临界状态的微弱信号检测和参数估计的原理,在此基础上提出了对待检测信号相位无依赖的检测方法。 4.研究了基于临界分岔处达芬周期振子的微弱信号参数估计方法。提出一种基于达芬振子周期区域的频率已知微弱正弦信号的幅值和相位估计方法,理论分析与数值仿真试验证明了该方法的可行性和有效性。 5.研究利用达芬振子检测数字调制信号的方法。研究了二进制数字调制信号的混沌检测方法,分析了载波偏移对检测性能的影响。构建了基于达芬周期振子的BPSK/DPSK信号检测器。通过蒙特卡罗(Monte Carlo)仿真研究了检测器的性能,验证了该方法用于常规通信信号检测的可行性。总之,本文深入研究了达芬振子在微弱信号检测中的应用问题。为了提高检测效率和实现实时检测,提出了两种达芬振子状态迁移的自动检测方法。提出了对待测信号相位无依赖的检测方法,消除了单个达芬振子对待检测信号的相位依赖性。提出一种基于达芬振子周期区域的频率已知微弱正弦信号的幅值和相位估计方法,并将该方法用于二进制数字调制信号的检测。通过数值仿真分析和实验表明达芬振子用于数字调制信号的检测是可行的。以上研究为微弱信号检测提供了一种具有实际应用价值的新方法,为非线性检测方法在通信信号检测中的应用奠定了基础,可以直接应用于通信、雷达和声呐等实际信号的检测中。

关键词：微弱信号检测参数估计混沌振子达芬振子

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量子人工鱼群优化的随机共振微弱信号检测

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计算机仿真 2019年第10期36卷 368-372,447页

作者：行鸿彦韩杰刘刚南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心江苏南京210044 南京信息工程大学江苏省气象探测与信息处理重点实验室江苏南京210044

针对传统随机共振方法微弱信号检测精度低、速度慢的问题,将量子人工鱼群算法应用到随机共振方法中,提出一种量子人工鱼群算法的随机共振微弱信号检测方法.方法以随机共振系统参数为研究对象,将随机共振问题转化为多参数同步寻优问题,... 详细信息

针对传统随机共振方法微弱信号检测精度低、速度慢的问题,将量子人工鱼群算法应用到随机共振方法中,提出一种量子人工鱼群算法的随机共振微弱信号检测方法.方法以随机共振系统参数为研究对象,将随机共振问题转化为多参数同步寻优问题,实现微弱信号的增强.分别在Langevin与Duffing系统中仿真,表明所提方法高效可行.同一输入条件下,Duffing随机共振微弱信号检测性能优于Langevin系统.加入控制频率,将Duffing随机共振应用到多频大信号的检测,扩展了随机共振的应用范围.

关键词：随机共振量子人工鱼群算法多参数优化微弱信号检测

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利用正交型锁相放大器实现三维磁场微弱信号检测

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传感器技术 2004年第12期23卷 69-72页

作者：康中尉罗飞路陈棣湘国防科技大学机电工程与自动化学院湖南长沙410073

变磁场测量(ACFM)是近年兴起的可以定量的无损检测技术,为实现该检测方法,设计了由矩形激励线圈和正方体检测线圈构成的三维ACFM传感器激励和感应空间磁场的变化,提出了利用正交型锁相放大器(LIA)的信号检测方法实现传感器的每个方向毫... 详细信息

变磁场测量(ACFM)是近年兴起的可以定量的无损检测技术,为实现该检测方法,设计了由矩形激励线圈和正方体检测线圈构成的三维ACFM传感器激励和感应空间磁场的变化,提出了利用正交型锁相放大器(LIA)的信号检测方法实现传感器的每个方向毫伏级变化的微弱感应电压信号的精确测量。并在此基础上建立了基于频率扫描技术的缺陷识别模型,结果表明:该检测方法达到了对三维磁场微弱感应信号测量和对任意走向裂纹识别的目的。

关键词：缺陷识别无损检测三维磁场测量交变磁场测量微弱信号检测

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随机共振在微弱信号检测中的数值仿真

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国防科技大学学报 2003年第6期25卷 91-94页

作者：杨定新胡茑庆国防科技大学机电工程与自动化学院湖南长沙410073

对基于非线性双稳系统随机共振的微弱信号检测技术进行数值研究,利用随机共振机制,浸入在噪声中的微弱信号可以得到有效的放大与增强。给出了基于Runge Kutta算法的双稳系统随机共振模型的求解方法,提出了利用随机共振检测微弱非周期信... 详细信息

对基于非线性双稳系统随机共振的微弱信号检测技术进行数值研究,利用随机共振机制,浸入在噪声中的微弱信号可以得到有效的放大与增强。给出了基于Runge Kutta算法的双稳系统随机共振模型的求解方法,提出了利用随机共振检测微弱非周期信号的一种新思路。数值仿真结果表明,该方法不仅可以检测出强噪声极低频的微弱周期信号,而且可以对非周期信号进行有效的检测。

关键词：非线性双稳系统随机共振微弱信号检测数值仿真

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基于多参数组合优化的微弱信号检测方法

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探测与控制学报 2015年第1期37卷 20-26页

作者：行鸿彦郑红利徐伟南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心江苏南京210044 南京信息工程大学江苏省气象探测与信息处理重点实验室江苏南京210044

针对传统检测方法对混沌背景下微弱信号检测能力不足的问题,提出了基于多参数组合优化的微弱信号检测方法。该方法利用相空间重构和支持向量机(SVM)模型参数间的相互依赖、相互制约的关系,将相空间重构和SVM模型参数作为遗传算法(GA)的... 详细信息

针对传统检测方法对混沌背景下微弱信号检测能力不足的问题,提出了基于多参数组合优化的微弱信号检测方法。该方法利用相空间重构和支持向量机(SVM)模型参数间的相互依赖、相互制约的关系,将相空间重构和SVM模型参数作为遗传算法(GA)的个体,以混沌时间序列预测均方根误差的倒数作为适应度函数,采用实数编码,通过循环迭代获得最优参数值进行建模、训练和预测,从一步预测误差中将混沌背景中微弱信号(包括瞬态信号和周期信号)检测出来。分别以Lorenz系统和实测的IPIX雷达数据作为混沌背景噪声进行实验研究,仿真验证表明,所提方法能够有效地将混沌背景噪声中瞬态信号和周期信号检测出来,与传统的参数求取方法相比,预测精度和检测性能均得到显著提高。

关键词：微弱信号检测混沌参数组合优化支持向量机遗传算法

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基于蜂群算法优化向量机的微弱信号检测方法

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探测与控制学报 2018年第1期40卷 5-10页

作者：陈伟吕文华行鸿彦南京信息工程大学江苏省气象灾害预报预警与评估协同创新中心江苏南京210044 南京信息工程大学江苏省气象探测与信息处理重点实验室江苏南京210044 中国气象局气象探测中心北京100081

针对传统检测方法对混沌背景下微弱信号检测能力的不足,提出了基于蜂群算法优化支持向量机的微弱信号检测方法。该方法通过混沌信号的时间延迟和嵌入维实现相空间重构,利用蜂群算法对支持向量机的惩罚系数和核函数参数进行优化,结合支... 详细信息

针对传统检测方法对混沌背景下微弱信号检测能力的不足,提出了基于蜂群算法优化支持向量机的微弱信号检测方法。该方法通过混沌信号的时间延迟和嵌入维实现相空间重构,利用蜂群算法对支持向量机的惩罚系数和核函数参数进行优化,结合支持向量机建立混沌序列的单步预测模型,从预测误差中检测淹没在混沌背景中的微弱信号(包括瞬态信号和周期信号)。以Lorenz系统和雷达实测得到的海杂波数据作为混沌背景噪声进行验证研究,仿真实验结果表明,所提方法能有效地抑制噪声对混沌背景信号的影响并检测出混沌背景噪声中的微弱信号。与传统方法相比,预测精度和检测门限方面的性能都有显著的提高。

关键词：蜂群算法支持向量机海杂波微弱信号检测

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基于Duffing振子的微弱信号检测方法研究

基于Duffing振子的微弱信号检测方法研究

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作者：吴勇峰哈尔滨工业大学

学位级别：博士

强噪声背景下微弱信号检测技术是现代信号处理领域中的研究热点之一,在雷达、通信、声纳、生物医学信号等领域有着广泛的应用。Duffing振子检测是近年来用于微弱信号检测的一种新方法,对小信号十分敏感以及对噪声有很强免疫力,能达到常... 详细信息

强噪声背景下微弱信号检测技术是现代信号处理领域中的研究热点之一,在雷达、通信、声纳、生物医学信号等领域有着广泛的应用。Duffing振子检测是近年来用于微弱信号检测的一种新方法,对小信号十分敏感以及对噪声有很强免疫力,能达到常规方法所不能达到的信噪比门限,从而为微弱信号检测提供了新的研究方向。\n 课题“基于Duffing振子的微弱信号检测方法研究”首先分析了单Duffing振子检测方程系统运动轨迹的变化规律,分别提出了实时性好和抗噪能力强的两种相变判别方法;其次研究了环形耦合Duffing振子间的同步演化规律,基于耦合振子在相变时的同步突变现象,提出了更低信噪比的微弱周期信号检测方法,同时利用振子间的瞬态同步突变现象实现了对微弱脉冲信号的检测。本课题主要研究内容如下:\n 针对现有Duffing振子相变判别方法复杂、计算量大的问题,提出了基于相位差值的相变快速判别方法。采用增量谐波平衡法分析了相变过程中系统解的谐波变化特性,得到了在大尺度周期态时周期策动力与系统解的频率近似相等、相位差恒定的规律,因此根据二者的相位差值是否恒定即可实现相变的判别,该方法计算简便、运算量小。\n 采用四阶龙格-库塔法分析了Duffing振子检测方程系统解的变化规律,系统解x、y的差值在大尺度周期态时分布稳定而在混沌态时分布随机,由此提出了用差值分布是否稳定来判别相变的方法,并通过引入多样本的标准差使噪声引起的运动轨迹短暂偏离不会造成误判,因此该方法具有很好的抗噪性。\n 构造了环形耦合Duffing振子检测方程,分析了耦合振子间的同步演化过程,发现在弱耦合条件下,系统在经历倍周期分岔、混沌态、大尺度周期态的相变时,各振子的运动轨迹之间将出现由同步到不同步再到同步的两次突变现象,利用任何一次同步突变现象可实现系统相变的快速判别。通过仿真证明了环形耦合Duffing振子的周期相态更稳定因此抗噪能力更强,同时还补充了倍周期分岔与混沌态这一新相变检测点。\n 针对现有Duffing振子只能检测微弱周期或准周期信号的局限性,提出利用瞬态同步突变现象检测微弱脉冲信号的方法。当环形耦合Duffing振子受到脉冲信号激励时,耦合振子运动轨迹间将出现短暂的失同步即瞬态同步突变,利用这种瞬态同步突变现象可以快速检测出微弱脉冲信号。通过仿真证明了该方法对脉冲信号的敏感性以及对噪声的免疫性,进而将Duffing振子微弱信号检测范围由周期信号扩展到非周期信号。\n 最后对本文提出的检测方法通过实验进行验证。基于电力线载波通信信号检测实验系统,采用载波信号传输模型模拟不同传输距离,用噪声源加入不同强度的噪声来模拟实际线路环境,实验结果表明本文提出的Duffing振子检测方法能达到更低的信噪比检测工作门限。建立了局部放电信号检测实验系统,采用环形耦合Duffing振子瞬态同步突变原理对不同放电电极、不同放电量的局部放电脉冲信号进行检测,实验结果证明了该方法的有效性。

关键词：微弱信号检测 Duffing振子信号处理强噪声背景相位差值信噪比

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基于Duffing振子混沌和随机共振特性的微弱信号检测方法研究

基于Duffing振子混沌和随机共振特性的微弱信号检测方法研究

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作者：赖志慧天津大学

学位级别：博士

机械设备的故障诊断技术是机械工程学科的一门重要分支学科,它不仅包括对机械设备故障机理的研究,也包括对诊断手段和方法的研究,其中最重要的诊断方法之一是振动诊断技术。振动诊断技术面临的关键问题是微弱信号的检测和处理,由于实际... 详细信息

机械设备的故障诊断技术是机械工程学科的一门重要分支学科,它不仅包括对机械设备故障机理的研究,也包括对诊断手段和方法的研究,其中最重要的诊断方法之一是振动诊断技术。振动诊断技术面临的关键问题是微弱信号的检测和处理,由于实际工程中微弱信号的广泛存在,微弱信号的检测方法在一定程度上决定了振动信号分析乃至故障诊断的准确率。将这个问题提炼出来,就是机械设备故障诊断中的微弱信号检测问题。微弱信号检测方法大体可以分为传统的线性方法和近几年逐渐兴起的非线性方法。本论文以非线性Duffing振子为研究对象,研究基于非线性Duffing振子的微弱信号检测方法,深入分析其检测原理、检测模型和检测效果,并解决实际工程中的应用问题,最终实现微弱信号的检测和机械设备的故障诊断。这也是本论文研究的重要意义和最终目的。Duffing振子不仅存在混沌特性,也存在随机共振特性,由这两点非线性特性均能够发展出相应的微弱信号检测方法。因此本论文整体可分为两个部分。首先研究了Duffing振子的混沌特性。利用Duffing振子在混沌临界状态的参数敏感性和噪声免疫特性,可以实现极低信噪比微弱信号的检测。以非线性动力学的基本原理和Mel’nikov方法为主要工具,从定性讨论和定量分析的角度全面研究了混沌Duffing振子的动力学特性,在此基础上,得到基于混沌Duffing振子的微弱信号检测方法。该方法能够达到较低的检测信噪比,但在实际工程中模型存在只能检测小频率信号、模型参数难以确定、噪声影响无法避免、信号初相位影响检测等问题。本论文提出一种结合变尺度方法和阵列振子的参数固定的混沌Duffing振子检测模型,实现基于混沌Duffing振子的任意频率和初相位的微弱特征信号检测。其次研究了Duffing振子的随机共振特性。Duffing振子的随机共振具有对低频微弱信号的放大作用,是一种潜在的微弱信号检测模型。为揭示Duffing振子的随机共振原理,分别从方程来源和演化的角度定性分析了随机共振现象,从Kramers逃逸速率的角度定量分析了随机共振的产生条件,从绝热近似理论角度推导了随机共振的小参数限制条件,同时还提出Duffing振子的稳态解曲线概念,形象、直观地解释了Duffing振子的输出响应曲线和随机共振原理。原理分析为基于Duffing振子随机共振的微弱信号检测方法提供基本的理论依据。为解决Duffing振子在大参数(大的信号幅值、频率和噪声强度)条件下无法实现随机共振的局限性,创造性引入线性幅值变换、变尺度/参数调节和阻尼比参数调节的方法,分别实现大幅值、大频率和大噪声强度参数条件下的Duffing振子随机共振,论文中还证明了Duffing振子在大频率参数条件下的变尺度和参数调节随机共振的等价性。综合上述方法,最终提出在任意大参数条件下Duffing振子随机共振的实现方法。提出级联Duffing振子的模型,证明该模型同样具有随机共振特性,也同样可以实现大参数随机共振。研究该模型比单级Duffing振子具有更好输出响应效果的参数条件,包括特征信号的幅值、频率、噪声强度和系统的阻尼比参数、级数等。研究表明级联Duffing振子在参数条件合适的情况下能够进一步提高系统输出信号的信噪比,同时由于其优良的整形滤波性能,也是一种潜在的方波信号检测模型。提出全面包含系统参数、信号参数和调节参数在内的Duffing振子广义调参随机共振模型,以Kramers逃逸速率为理论工具,提出Duffing振子实现随机共振的判别函数,从而对该模型中的参数对系统随机共振的影响进行全面和深入的研究。研究表明,该模型能够在系统、信号和噪声三者不匹配时,通过广义参数调节的方法实现Duffing振子的随机共振,最后总结得到其调参规律。综合上述研究成果,最终提出基于Duffing振子随机共振的微弱信号检测方法。给出具体的检测模型和检测步骤,通过3个故障诊断实例验证了该方法在实际工程应用中的有效性和可靠性。本论文的研究不仅完善了基于混沌Duffing振子的微弱信号检测方法,而且建立并基本构建了基于Duffing振子随机共振的微弱信号检测方法理论和体系。研究成果为微弱信号检测提供新的思路,为方法的进一步深入研究打下了理论和实验的基础。

关键词：故障诊断微弱信号检测 Duffing振子混沌随机共振变尺度参数调节

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