大参数信号随机共振实现方法研究.pdf

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1、大参数信号随机共振实现方法研究吕运，王长悦，田野，侯彪(海军蚌埠士官学校机电系，安徽蚌埠233012)ResearchonRealizationWaysofStochasticResonanceonStrongSignalLVYun，WANGChang—yue，TIANYe，HOUBiao(ElectromechanicalDepartmentofBengbuNavalPettyOfficerAcademy，Bengbu233012，China)摘要：鉴于随机共振对大参数信号提取的局限共振信号一般是微弱周期信号，但鉴于工程实践中性，深入探讨了大参数信号以及随机共振的特点，研所处

2、理的信号不可能只是小参数信号，它远远不能究采用了二次采样随机共振、调制随机共振，以及参达到工程实践的要求，故而许多学者都在寻求新的数补偿随机共振等方法对高频大参数信号进行提方法，以达到使随机共振的应用更加广泛的目的。取，发现这些方法对于高频大参数信号的提取是可1随机共振原理行的，为随机共振在实践中的进一步应用奠定了基础。一般来说随机共振模型包括3个必不可少的因关键词：随机共振；信号检测；非线性；大参数；素：非线性系统、输入的有用信号和有用信号中混杂双稳系统的噪声信号。考虑最常见的双稳系统：由非线性朗中图分类号：TP206之万方程LE(Langevin方程)描述的双稳系统，亦文献

3、标识码：A即被一个单频信号(可假设为正弦或余弦信号，本文文章编号：lOOl一2257(2010)08—0040一O3采用余弦信号)和白噪声信号的混合信号作用的双Abstract：Becauseofthelimitationofthesto—稳系统。设a、b为系统参数；A为有用的正弦信号chasticresonance．Inthispaper，basedonthestudy幅值；f为信号频率；为单频信号的初始相位角；叫ofthecharacteristicofthestrongsignalandsto—．(￡)为统计平均值0的高斯分布白噪声，且满足E[wchasticresona

4、nce，weusedthreedifferentstochas—(￡)叫(￡+r)]===2D(一r)，D为白噪声强度，r为时ticresonancemethodstoprocessthestrongsigna1．间延迟，噪声方差为,／g2g。模型如下：Asaresult，wefindthatthesemethodsareuseful主一一U(z)+Acos(27c+)+硼()(1)instrongsignalprocessing．Sothisstudyprovides【，(z)为双稳系统的势函数，且有：theapplicationfoundationforthestochas

5、ticreso—11nanceinpractice．U()一一÷ax+÷bx‘，(口>0，6>O)(2)厶Keywords：stochasticresonance；signalmeas—取一0，可得到模型的简化形式如下：ure；non—linear；strongsignal；bistablesystem主一口z一如。+Acos(2nft)+(￡)(3)这就是通用的随机共振的简化模型式，也是信号处理最常用的随机共振模型。当A一0，(￡)一00引言时，系统存在z=±~／n／62个势阱点和X=0一个自1981年意大利学者R．Benzi等人，在研究势垒点，势垒高为A一~／4n。／27b

6、，视系统的初始状地球古气象冰川问题时提出随机共振的概念(SR)态而定，质点处于2个势阱中的一个。若A≠0，随后，随着SR理论的发展，SR在微弱信号检测越来A的变化势阱就会在周期信号的驱使下倾斜，质点越多地被应用D-7]，并显示了其独特的优越性。然在其中一个势阱作周期运动，但不能在势阱间跃迁；而随着研究的进一步深入，人们发现可以实现随机随着A变大到A值或更大时，系统的势阱只剩一收稿日期：2010—04—19个，系统将在周期信号的驱使下在势阱内作周期运·4O·《机械与电子120i0(8)动。当噪声不为0时，质点可以在一定的噪声的驱二次采样随机共振原理简单、操作也很方便，在动下在势阱

7、间往复跃迁，由于双稳态之间的电势差很多场合下都可以应用。不过，由于是进行大参数远大于输入信号的幅值，从而起到对输入周期信号随机共振，频率较高，还需要信号进行二次采样，故放大的作用，同时噪声也因系统输出的有规则变化而对采样频率的要求很高，从这个方面来说，它对高而被抑制。系统的输出信噪比也因此得到提高。频信号的提取将因采样频率而受限。由于存在势阱触发域值和势阱间存在跃迁速率2．2调制随机共振等原因，随机共振系统一般只能用来处理小参数信其原理是将高频信号调制成低频信号输入双稳号。但鉴于工程实践对大