[发明专利]基于遗传算法和频率调制的随机共振微弱信号检测方法

权利要求书

1.一种基于遗传算法和频率调制的随机共振微弱信号检测方法，其特征 在于，包括以下步骤：

1)将待测信号和背景噪声混合后的混合背景信号作为被测信号；

2)引入控制频率作为调制信号，对被测信号进行频率调制；

3)将频率调制后的信号频率载入随机共振系统，设置系统初始状态参数 并编码产生初始种群；

4)根据适应度函数采用遗传算法计算适应度，自适应选取输出信噪比最 大时控制频率中调制频率的值；

5)对遗传算法的迭代步数进行是否满足终止条件的判断；

若是，则对调制频率进行解码，输出自适应选取的调制频率的值作用于随 机共振系统，还原出待测信号中的原始频率；

若否，则依次进行选择操作、交叉操作和变异操作，直至迭代步数满足终 止条件为止，根据寻优到的调制频率的值作用于随机共振系统，还原出待测信 号中的原始频率。

2.根据权利要求1所述的基于遗传算法和频率调制的随机共振微弱信号 检测方法，其特征在于：所述控制频率为c(t)＝cos(2πf_ct)，其中，f_c为调制频率。

3.根据权利要求2所述的基于遗传算法和频率调制的随机共振微弱信号 检测方法，其特征在于：所述随机共振系统为Duffing振子随机共振系统。

4.根据权利要求3所述的基于遗传算法和频率调制的随机共振微弱信号 检测方法，其特征在于：所述Duffing振子随机共振系统的模型方程式表示为 式(1)，

x··+kx·-ax+bx3=sn(t)---(1)]]>

将式(1)写成系统方程形式，变换为式(2)：

x·=uu·=ax-bx3-ku+sn(t)---(2)]]>

其中，sn(t)为待测信号和背景噪声混合后的混合背景信号、即为被测信号， a、b、k为Duffing振子随机共振系统参数，-ax+bx³为非线性恢复力，为x 的二次导数、为x的一次导数、u为式(1)转化成式(2)的转换系数、为 u的一次导数；

根据式(2)得到Duffing振子随机共振系统的势函数U(x)为式(3)，

U(x)=-a2x2+b4x4---(3)]]>

式(3)为一个双稳系统，含有两个极小值、即和一个极大值、 即x＝0，其势垒高度为ΔU＝a²/4b；在输入被测信号时，得到双稳系统临界值 Ac=4a3/27b;]]>

当待测信号的信号幅值大于双稳系统临界值时，Duffing振子随机共振系 统进入随机共振SR状态，用于随机共振微弱信号检测。