基于隨機(jī)共振理論的非周期信號(hào)提取方法研究.pdf

1、隨機(jī)共振是近年來(lái)提出的一種新的非線性弱信號(hào)檢測(cè)方法，它可利用噪聲來(lái)增強(qiáng)有用信號(hào)，達(dá)到檢測(cè)弱信號(hào)的目的。本文重點(diǎn)研究基于隨機(jī)共振理論的強(qiáng)噪聲背景下非周期信號(hào)檢測(cè)方法。研究的內(nèi)容，得到了國(guó)家自然科學(xué)基金 “基于隨機(jī)共振理論的非線性濾波原理與技術(shù)研究”的資助。
　　 論文首先對(duì)經(jīng)典雙穩(wěn)態(tài)Langevin模型進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，然后研究了雙穩(wěn)態(tài)Langevin模型的勢(shì)函數(shù)，解釋了隨機(jī)共振產(chǎn)生的原因，介紹了經(jīng)典隨機(jī)共振理論：絕熱近似理論，并給

2、出雙穩(wěn)態(tài)Langevin模型信號(hào)輸出信噪比隨噪聲強(qiáng)度與系統(tǒng)參數(shù)變化的關(guān)系，及采用二進(jìn)制脈沖幅值調(diào)制(PAM)信號(hào)這一非周期輸入信號(hào)后非線性系統(tǒng)的輸出錯(cuò)碼率(BER)，為后續(xù)的研究提供了理論基礎(chǔ)。
　　 接著，針對(duì)雙穩(wěn)態(tài)Langevin模型，詳細(xì)研究了系統(tǒng)輸出概率密度漸進(jìn)穩(wěn)態(tài)解及系統(tǒng)響應(yīng)速度，研究了通過(guò)噪聲調(diào)節(jié)對(duì)單頻余弦周期信號(hào)和二進(jìn)制脈沖幅值調(diào)制(PAM)信號(hào)的檢測(cè)，以及通過(guò)系統(tǒng)參數(shù)調(diào)節(jié)對(duì)二進(jìn)制非周期信號(hào)的檢測(cè)。發(fā)現(xiàn)改變?cè)肼晱?qiáng)度

3、和改變系統(tǒng)參數(shù)有相同的效果，都存在一個(gè)最佳值使隨機(jī)共振的效果最佳，對(duì)于淹沒(méi)在不同噪聲強(qiáng)度中的非周期輸入信號(hào)，可通過(guò)連續(xù)改變系統(tǒng)參數(shù)的方法獲得合適的系統(tǒng)輸出信號(hào)，但當(dāng)噪聲調(diào)節(jié)隨機(jī)共振不可行時(shí)，可以通過(guò)參數(shù)調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)隨機(jī)共振。
　　 然后，基于我們提出的分段線性模型，進(jìn)行了非周期信號(hào)的提取研究。以二進(jìn)制非周期信號(hào)為輸入，對(duì)分段線性模型的輸出信號(hào)概率特性輸出信噪比進(jìn)行了分析計(jì)算。對(duì)含噪聲二進(jìn)制非周期信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)適當(dāng)調(diào)節(jié)噪聲強(qiáng)度和系

4、統(tǒng)參數(shù)，同樣存在一個(gè)最佳值可以實(shí)現(xiàn)對(duì)非周期信號(hào)的檢測(cè)。分析了分段線性模型系統(tǒng)勢(shì)阱位置和其他系統(tǒng)參數(shù)對(duì)隨機(jī)共振的影響，得出了勢(shì)阱位置與輸出信號(hào)幅值有關(guān)，系統(tǒng)參數(shù)影響信號(hào)在勢(shì)阱間躍遷等結(jié)論。
　　 其次，針對(duì)一個(gè)二維多穩(wěn)態(tài)非線性模型進(jìn)行非周期信號(hào)檢測(cè)研究。討論其與一維Langevin方程的關(guān)系。通過(guò)調(diào)節(jié)輸入噪聲強(qiáng)度和系統(tǒng)參數(shù)，探討噪聲強(qiáng)度和系統(tǒng)參數(shù)對(duì)二維多穩(wěn)態(tài)非線性系統(tǒng)非周期信號(hào)檢測(cè)的影響。
　　 最后，對(duì)全文進(jìn)行了總結(jié)，討