一种基于参数补偿多稳随机共振系统的微弱信号检测方法

摘要

一种基于参数补偿多稳随机共振系统的微弱信号检测方法，包括以下步骤：(1)对含噪微弱信号进行参数补偿，即在多稳Langevin方程中加入一个放大环节，抵消信号经过多稳系统后幅值变小的趋势，从而可以用于检测高频微弱信号；(2)将补偿后信号输入到多稳系统，多稳系统比双稳系统具有更强的检测能力，可用于检测更低信噪比下的微弱信号；(3)对多稳系统输出信号进行包络解调分析，分析包络谱图，从而提取出微弱信号的特征，完成微弱信号的检测。本发明方法可以很好的把微弱信号在极低信噪比情况下提取出来，而在不知信号频率的情况下也可完成对低频和中高频微弱信号的检测，大幅提升处理信号的能力。

主权项

一种基于参数补偿多稳随机共振系统的微弱信号检测方法，其特征在于，所述检测方法包括以下步骤： (1)将含噪信号引入一个多稳随机共振系统；所述多稳随机共振系统通过Langevin方程dx/dt＝‑dU(x)/dx+s(t)+η(t)进行描述； 式中，U(x)为多稳随机共振系统势能函数，a、b、c为参数，参数a、c与固有参数b无关；s(t)为微弱信号；η(t)是均值为0、方差为1、强度为D的白噪声；(2)在固有参数b确定的情况下，再确定多稳随机共振中系统参数a和c，确保系统为多稳随机共振系统； (3)在多稳随机共振系统中采用参数补偿法提高含噪信号中微弱信号的能量，即在Langevin方程dx/dt＝‑dU(x)/dx+s(t)+η(t)中加入一个放大环节，加入放大环节后，Langevin方程变为 dx/dt＝K[‑dU(x)/dx+s(t)+η(t)] 其中，K为放大倍数，即补偿因子；理论上K＝max{2πf_i}，但在实际仿真分析中，K的取值略大于max{2πf_i}；f_i为输入信号的频率； (4)初始化多稳随机共振系统的固有参数b＝5和参数补偿因子K＝1，产生多稳随机共振系统的频率f_s； (5)把含噪信号进行参数因子为K≥max{2πf_i}的参数补偿，得到信号P(t)＝K×[s(t)+η(t)]； (6)把多稳随机共振系统的固有参数a、b、c进行参数补偿，分别变为a′，b′，c′； (7)信号P(t)通过四阶龙格库塔数值计算方法求解langevin方程，求得的解即为多稳随机共振系统的输出信号x(t)； (8)将输出信号x(t)做包络解调，得到Z(f)；f为频率值；Z(f)为在频率f处的包络谱幅值；通过Z(f)检测分离出微弱信号。