基于時延反饋多穩(wěn)隨機共振的微弱信號檢測方法

時培明, 袁丹真, 張文躍, 李夢迪, 韓東穎

(1.燕山大學(xué) 河北省測試計量技術(shù)及儀器重點實驗室,河北 秦皇島 066004;2.燕山大學(xué) 電氣工程學(xué)院,河北 秦皇島 066004;3.燕山大學(xué) 車輛與能源學(xué)院,河北 秦皇島 066004)

1 引 言

信號檢測技術(shù)廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、勘探、衛(wèi)星通訊等領(lǐng)域[1,2]。實際檢測過程中,被測有用信號往往十分微弱,同時經(jīng)常淹沒在背景噪聲下,很難從中檢測出有效信號。傳統(tǒng)方法主要通過去除和抑制噪聲來檢測信號,如:小波去噪、自適應(yīng)濾波法等,但在去除噪聲的同時,信號也受到了損失[3,4]。

隨機共振是一種利用非線性系統(tǒng)實現(xiàn)噪聲能量向信號能量轉(zhuǎn)移的信號降噪檢測方法,與傳統(tǒng)信號處理中濾除噪聲的方法相比,隨機共振能保留并利用噪聲提高輸出信噪比,對噪聲背景下微弱信號的增強檢測具有獨特優(yōu)勢[5]。將隨機共振用于微弱信號檢測時,噪聲信號在一定條件下反而將能量大幅度地向周期信號轉(zhuǎn)移,使得輸出信噪比提高,隨機共振的特有現(xiàn)象引起很多研究人員的關(guān)注[6～9]。Tan J等對變尺度頻移隨機共振進(jìn)行了研究,為應(yīng)用隨機共振技術(shù)處理大參數(shù)信號提供了方法。Li J等對不同穩(wěn)態(tài)的隨機共振進(jìn)行了對比,證明多穩(wěn)系統(tǒng)模型在增強輸出信噪比與提升微弱信號處理能力方面具有更大的優(yōu)勢。

本文提出一種基于一次項時延的多穩(wěn)態(tài)隨機共振模型,并推導(dǎo)了該模型的時延福克-普朗克方程,分析了參數(shù)對概率密度函數(shù)的影響,通過實際微弱信號檢測結(jié)果驗證該模型的可行性和優(yōu)越性。……