基于参数调节随机共振的弱信号提取方法研究

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1、分类号：密级：＾ＵＤＣ：编号：工学硕士学位论文基于参数调节随机共振的弱信号提取方法研究＇硕士研究生：张义指导教师：乔钢教授学科、专业：水声工程论文主审人：生雪莉教授哈尔滨工程大学２０１７年２月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于参数调节随机共振的弱信号提取方法研究硕士研究生：张义指导教师：乔钢教授学位级别：工学硕士学科、专业：水声工程所在单位：水声工程学院论文提交日期：2017年12月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfo

2、rtheDegreeofM.EngResearchonWeakSignalExtractionBasedonParameterAdjustmentStochasticResonanceCandidate:ZhangYiSupervisor:Prof.QiaoGangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:UnderwaterAcousticEngineeringDateofSubmission:Dec,2017DateofOralExamination:Mar,2018University:Harbi

3、nEngineeringUniversity摘要随机共振作为一种非线性信号处理方式，因为其独特的切入点，常作为弱信号提取手段。本文从双稳态随机共振理论研究开始，逐步对随机共振理论作用方式，系统调节方式，对不同形式信号的适应能力进行详尽讨论，并给出一个能够在实际工程中使用的基于遗传优化的参数调节随机共振系统实现方案。双稳态随机共振系统具有明显地反直观特点：系统输出的信噪比随噪声增加先增加后降低。通过对势函数的研究，阐述了势函数和系统输出分布形式的内在联系。通过与窄带信号处理方法Notch滤波器对比，体现出随机共振的优秀提取能力。随机共振要求信号频率极低，本文给出在大频率

4、参数情况下的系统调整方法以及级联随机共振系统的实现。通过对噪声调谐方法和外加信号调节方法的分析，本文给出具有更强调节能力的参数调节随机共振系统。通过理论分析以及仿真对比，量化了系统参数对稳态信噪比以及响应速度的影响规律。为实现系统参数自调节，盲寻优，本文提出了基于遗传优化的参数调节随机共振算法，提升系统在实际应用中的调参速度。在对不同形式信号的处理中，本文采用提升采样率实现对线性调频信号的提取；采用改变系统形式到单稳态，实现对冲击信号的提取；采用随机共振恢复系统，实现了对多数形式信号的提取，扩展了随机共振的应用领域。最终，给出了在实际应用时系统实现流程以及实际数据的处

5、理效果。关键词：双稳态系统，参数调节随机共振，遗传优化算法，随机共振恢复系统AbstructAsanonlinearsignalprocessing,stochasticresonancecanbeappliedtoextractsignalbasedonitsstrongsensitivityforweaksignal.Thispaperbeginwiththetheoreticalresearchonbistablestochasticresonance,andgraduallydiscussthetheoryandsystemadjustmentofstocha

6、sticresonance,andtheadaptabilityofdifferentwaveforms.Finally,anewStochasticResonanceSystemcanbeusedinpracticalengineeringbasedonGeneticOptimizationParameterAdjustment.ThebistablesystemisdeterminedbyLonerge'sequationunderone-dimensionalnonlinearconditions.Ithastheobviousanti-intuitionist

7、iccharacteristicthattheoutputisslowlygettingbetterandthengraduallygettingworse.Theformofthebistablepotentialfunctiondirectlyaffectstheoutputeffect.Bystudyingthepotentialfunction,themeaningoftheoutputdistributionisfurtherclarified.ComparedwiththeNotchfilter,classicalsingle-frequ