[发明专利]级联非对称分段随机共振系统中频域信息交换的应用

说明书

本发明请求保护一种属于信号处理领域的级联非对称分段随机共振系统中频域信息交换的应用。该方法通过交换特征信号的频域信息与小参数频率处的信息,可实现低采样频率的大频率参数信号的检测。大大的提升了随机共振系统的运用范围。然后将其应用于能够将噪声能量转换为信号能量从而提高信噪比的级联非对称分段线性随机共振系统当中。

技术领域

本发明属于微弱信号检测等相关领域，具体为级联非对称分段随机共振系统中频域信息交换的应用。为了克服经典随机共振中的小参数检测条件的限制，学者们发现二次采样、参数归一化等方法都可克服这个限制。但通过研究发现其中某些方法有将高低频的频域信息交换的作用，相比其他方法更加优良。于是采用基于相移单边带调制的频域信息交换技术将高频信号转为低频信号，并与级联非对称分段线性随机共振系统相结合。由于采用级联非对称分段线性随机共振系统将能够获得比经典的随机共振系统更高的信噪比。该方法让级联非对称分段线性随机共振系统克服了随机共振中小参数检测的限制条件。同时也能够获得了比经典随机共振系统更好的性能。

背景技术

微弱信号检测是一门综合技术，涉及信息理论、非线性科学、信号处理等学科，且与具体的应用领域密切相关，如故障检测、地震勘测、生物应用、金属探测等等，是研究如何从强噪声背景中把有用信号提取出来的一种技术。微弱信号不只意味着信号的幅度很小，而主要指的是被噪声淹没的信号，微弱是相对于噪声而言的。而噪声确是无处不在的，在所有的工程技术实际应用的过程中信号与噪声都是共存的，要想从强噪声背景中提取出微弱信号，最主要的任务是提高信噪比。

在实际工程信号检测处理应用中,由于绝热近似小参数条件的限制,使得随机共振的大参数信号检测成为困难,因此制约了其工程大参数信号(如频率大于1Hz的信号)处理的进一步扩展应用。为了克服这一限制,人们提出了多种解决方法,如变尺度随机共振(亦称二次采样随机共振)、参数归一化随机共振、基于调制解调随机共振和移频变尺度随机共振等。这些方法实质上是将大参数信号变换成满足绝热近似条件的小参数信号,从而实现大参数信号的随机共振检测,已在工程应用中取得了一定的效果。然而这些方法的使用又都存在各自的局限性,如变尺度随机共振和参数归一化随机共振需要较高的采样频比(采样频率与待测信号频率的比值)；基于调制解调随机共振方法不仅需要较多的采样点数,而且通过双边带调制(double-side band modulation,DSB)获取差频信号时,特征信号与其附近频率较低的信号会同时被调制到差频处,产生信号的叠加,会影响检测效果；移频变尺度随机共振将滤波、调制和变尺度结合在一起,实现大参数信号的检测,该方法虽然能够降低采样频率、减少采样数据量,但所用移频法仍基于双边带调制理论,所以高频端仍会产生信号的叠加现象。

针对目前大参数信号随机共振检测存在的问题,本文提出了基于频域信息交换的大参数信号随机共振检测方法。该方法通过交换特征信号的频域信息与小参数频率处的信息,可实现低采样频率的大频率参数信号的检测,从而扩展了随机共振的应用范围。

发明内容

在实际的工程应用当中，适用范围广泛，且性能优良的系统是最受欢迎的。为了能够扩展随机共振系统应用范围，克服目前大参数信号随机共振检测存在的问题,本文提出了基于频域信息交换的大参数信号随机共振检测方法,该方法通过交换特征信号的频域信息与小参数频率处的信息,可实现低采样频率的大频率参数信号的检测,从而扩展了随机共振的应用范围,然后将其应用于级联非对称分段线性随机共振系统当中，使其再获得更高的信噪比，更有利于工程的实际应用。

附图说明

图1势函数U(x)图

图2级联非对称分段线性系统图；

图3非对称分段线性随机共振系统响应幅度x随噪声强度D的变化图；

图4第一，二级级联非对称分段线性随机共振系统信噪比增随输入噪声强度的变化规律图；

图5频域信息交换结合级联随机共振流程图；