基于自適應(yīng)隨機共振的微弱信號檢測方法研究.pdf

1、微弱信號檢測是信號檢測技術(shù)的一個新興領(lǐng)域，它可以應(yīng)用到國防、生命科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程、生產(chǎn)和生活等各個方面。
　　隨機共振是一種利用噪聲來增強微弱信號傳輸?shù)姆蔷€性現(xiàn)象。與線性方法相比，隨機共振能把部分噪聲能量轉(zhuǎn)化為信號能量，突出待檢信號。隨機共振能在短數(shù)據(jù)集條件下檢測更低信噪比的信號。隨機共振還具有快速、適合于實時應(yīng)用等特點。因此，隨機共振這種新型信號處理方法受到了人們的廣泛關(guān)注。自適應(yīng)隨機共振系統(tǒng)能根據(jù)不同的待測含噪信號，自動調(diào)節(jié)

2、非線性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)，提取被噪聲淹沒的微弱特征信號，因此，自適應(yīng)隨機共振在實際的工程應(yīng)用中具有重要的實用價值。
　　本文對自適應(yīng)隨機共振的微弱信號檢測方法展開了研究，論文主要內(nèi)容包括以下幾點：
　?。?）介紹了課題的研究背景及意義，回顧了隨機共振的起源及發(fā)展歷程，總結(jié)了隨機共振現(xiàn)象的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，講述了課題研究方向及內(nèi)容，論述了自適應(yīng)隨機共振的研究現(xiàn)狀，提出了待解決的問題，給出了文章的研究內(nèi)容。
　　（2）從液體中布朗

3、粒子的運動規(guī)律出發(fā)，講述了非線性朗之萬方程的來源，進而分析了雙穩(wěn)系統(tǒng)的動力學(xué)模型及其檢測微弱周期信號的機制；講述了二次采樣隨機共振原理。
　?。?）以含噪單頻微弱信號激勵下的雙穩(wěn)態(tài)隨機共振系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化為研究對象，提出了幾個能全面衡量自適應(yīng)優(yōu)化算法性能的評價指標，對比研究了遺傳算法、粒子群算法、蟻群算法等智能算法在隨機共振系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化中的性能。
　?。?）針對多頻微弱信號（包括多頻小參數(shù)、多頻大參數(shù)、寬頻帶多頻大參數(shù)）

4、的檢測，提出了以平均輸出信噪比為多頻微弱信號的隨機共振效應(yīng)衡量指標；并進一步提出了基于知識的粒子群算法的多頻微弱信號自適應(yīng)隨機共振檢測方法。仿真表明，該方法能有效檢測多頻微弱信號，相比標準粒子群算法，知識的粒子群算法提高了參數(shù)優(yōu)化的性能和效率。通過水輪機振動信號提取的工程應(yīng)用進一步表明，該方法參數(shù)尋優(yōu)效率高，簡單易行，在采樣點數(shù)較少的條件下能檢測出淹沒在強噪聲中的多頻微弱信號，可以實現(xiàn)早期故障特征信號的提取，進一步驗證了所提方法的有效性

5、。
　?。?）針對微弱沖擊信號的檢測，提出了基于知識的粒子群算法的微弱沖擊信號自適應(yīng)隨機共振檢測方法。仿真表明，該方法能有效檢測出微弱的沖擊信號，相比標準粒子群算法，知識的粒子群算法提高了雙穩(wěn)態(tài)隨機共振的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化效率和性能。
　?。?）針對微弱數(shù)字脈沖信號的檢測，提出了基于知識的粒子群算法的微弱數(shù)字脈沖信號自適應(yīng)隨機共振檢測方法。仿真表明，該方法能有效檢測出微弱的數(shù)字脈沖信號，相比標準粒子群算法，知識的粒子群算法提