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基于分段三稳态势函数的随机共振信号滤波算法
1
作者 刘宝 孙志坚 +1 位作者 高天琳 李楼楼 《中国石油大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期144-152,共9页
针对井下强噪声环境下声波通讯信号难以有效提取的问题,在三稳态随机共振的基础上结合分段双稳态势函数,提出一种分段三稳态随机共振的信号滤波算法。针对传统随机共振输出信噪比低、参数耦合严重及输出饱和等问题,构造分段三稳态非线... 针对井下强噪声环境下声波通讯信号难以有效提取的问题,在三稳态随机共振的基础上结合分段双稳态势函数,提出一种分段三稳态随机共振的信号滤波算法。针对传统随机共振输出信噪比低、参数耦合严重及输出饱和等问题,构造分段三稳态非线性系统模型,通过独立调节势阱深度、势阱位置及势垒陡峭度,诱导最佳三稳态随机共振;以输出信噪比为标准,通过人工鱼群算法(AFSA)对分段三稳态非线性系统模型参数进行寻优,改善分段三稳态随机共振的信号滤波效果。结果表明,分段三稳态随机共振的信号滤波算法相比其他几种经典算法滤波效果更强,提高了处理井下声波信号的输出信噪比,为井下声波通讯信号的提取提供一种更优方法。 展开更多
关键词 信号处理 随机共振 分段势函数 频移变尺度 人工鱼群算法
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基于PSO的随机共振钻井返出液信号处理方法
2
作者 任旭虎 王文倩 +2 位作者 刘通 闫宇晴 吴鹏宇 《石油机械》 北大核心 2025年第3期1-9,共9页
针对钻井作业中复杂噪声干扰了钻井返出液回波信号的准确提取和旅行时间计算、降低了钻井返出液液面检测精度的问题,提出了一种基于粒子群(Particle Swarm Optimization,PSO)的随机共振钻井返出液信号处理算法。通过引入非线性惯性权重... 针对钻井作业中复杂噪声干扰了钻井返出液回波信号的准确提取和旅行时间计算、降低了钻井返出液液面检测精度的问题,提出了一种基于粒子群(Particle Swarm Optimization,PSO)的随机共振钻井返出液信号处理算法。通过引入非线性惯性权重及新的个体最优值,对标准PSO算法进行优化,克服其易陷入局部极值缺陷的问题,获得实现原始信号共振效应的最佳非线性项系数,采用4阶龙格-库塔算法对随机共振进行求解,从而获得最佳输出信号。对不同井况的钻井返出液信号进行仿真和测试。测试结果表明:基于PSO的随机共振方法在有效滤除噪声的同时保留了信号的原始特征;处理后的信号一致性良好,表现出平滑稳定的特性。该方法提高了钻井返出液液面检测的精度,可为钻井返出液检测信号的处理提供一种高效可行的方法。 展开更多
关键词 钻井作业 钻井返出液回波信号 回波旅行时间 随机共振 粒子群 数据采集处理
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Levy噪声下的二维三稳随机共振系统的微弱噪声检测
3
作者 侯帅楠 殷利平 李涛 《噪声与振动控制》 北大核心 2025年第4期157-163,共7页
在Levy噪声的驱动下,提出一种参数可调的二维三维随机共振(Two-dimensional Tristable Stochastic Resonance,TDTSR)系统,以平均信噪比增益(Mean Signal-to-noise Ratio Gain,MSNRG)为衡量指标,对系统参数进行寻优,采用ChamberMallows-S... 在Levy噪声的驱动下,提出一种参数可调的二维三维随机共振(Two-dimensional Tristable Stochastic Resonance,TDTSR)系统,以平均信噪比增益(Mean Signal-to-noise Ratio Gain,MSNRG)为衡量指标,对系统参数进行寻优,采用ChamberMallows-Stuck(CMS)算法和耦合4阶龙格-库塔(Runge-kutta)算法相结合求解系统输出。首先,通过研究系统等效势函数,分析粒子跃迁路径和随机共振能量转换现象。然后,分析Levy噪声对各个参数的影响,确定其参数数值。此外,以MSNRG为系统衡量指标,将一维三稳随机共振(One-dimensional Tristable Stochastic Resonance,ODTSR)系统进行对比,结果表明TDTSR系统的MSNRG大于ODTSR系统。最后,将两种系统应用于微弱信号检测,并采用自适应算法对系统参数进行优化,实验结果表明,TDTSR系统优于ODTSR系统。此系统对微弱信号的检测具有重要的理论意义和实用价值。 展开更多
关键词 声学 随机共振 Levy噪声 微弱信号检测 信噪比 势函数
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基于磁耦合与自突触耦合神经元随机共振研究
4
作者 欧小红 覃玉荣 陈妮 《广西大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期149-160,共12页
为了研究磁、电和化学自突触耦合共同作用对神经元随机共振强度的影响,解决单一耦合方式未能如实反映人体真实耦合情况的问题,本文在同时考虑磁、电和化学自突触作用条件下,构建高斯白噪声和弱周期性外刺激信号作用下的神经元膜电位非... 为了研究磁、电和化学自突触耦合共同作用对神经元随机共振强度的影响,解决单一耦合方式未能如实反映人体真实耦合情况的问题,本文在同时考虑磁、电和化学自突触作用条件下,构建高斯白噪声和弱周期性外刺激信号作用下的神经元膜电位非线性变化模型,以膜电位一次谐波(频率和外刺激相同)的傅里叶系数作为随机共振强度评价指标,开展弱周期性外刺激信号作用下高斯白噪声诱导的神经元随机共振仿真研究。结果表明:①随机共振强度随电和化学自突触电导增大而增强,随磁耦合强度的增大而减弱;②在外刺激信号参数给定条件下,电自突触延时量决定了自突触对神经元放电起正反馈还是负反馈作用,从而增强或减弱神经元随机共振强度;③相对磁和电或磁和化学自突触2种耦合方式而言,磁、电和化学自突触的协同作用对外刺激信号的传导具有更好的调节能力。 展开更多
关键词 磁耦合 电自突触 化学自突触 随机共振
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基于随机共振的震电测井信号检测方法
5
作者 马珊珊 李伟勤 +2 位作者 杨沼翔 尹李 张国辉 《石油钻探技术》 北大核心 2025年第4期142-149,共8页
为了克服传统随机共振方法在高频信号处理中的局限性,引入相位轨迹时间尺度变换改进非线性双稳态随机共振系统动态方程,通过数值仿真和电路设计提升系统的实用性,开展了数值仿真模型和电路输出信号的时域和频域波形分析。以输出信噪比... 为了克服传统随机共振方法在高频信号处理中的局限性,引入相位轨迹时间尺度变换改进非线性双稳态随机共振系统动态方程,通过数值仿真和电路设计提升系统的实用性,开展了数值仿真模型和电路输出信号的时域和频域波形分析。以输出信噪比为评价函数,采用遗传算法对系统参数寻优,以获得最优输出,构造基于相位轨迹时间尺度变换的双稳态随机共振系统,并将该系统应用于震电测井信号中。研究结果表明,随机共振系统输出信号的信噪比提升了23.5642 dB,输出信号特征频率处的幅值是传统线性滤波的44倍。基于相位轨迹时间尺度变换的双稳态随机共振系统能够直接处理高频震电测井信号,削弱信号中的噪声,显著提升信号的清晰度和质量。该系统可突破小参数局限性,实现对震电测井的成功检测,为复杂环境下油井特征微弱信号的提取提供了新的方法。 展开更多
关键词 随机共振 震电测井 相位轨迹时间 尺度变换 遗传算法
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基于参数调节随机共振的微弱磁通信信号处理研究
6
作者 柴彬彬 彭铮雪 张歆 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第2期152-158,共7页
在跨空水界面通信中,磁通信技术因其独特优势被广泛关注,但磁场分量的传输特性严重限制了磁通信的通信范围。针对跨空水界面磁通信在大接收深度时信号微弱的问题,提出一种基于双稳态随机共振的2FSK信号处理算法;介绍了双稳态随机共振模... 在跨空水界面通信中,磁通信技术因其独特优势被广泛关注,但磁场分量的传输特性严重限制了磁通信的通信范围。针对跨空水界面磁通信在大接收深度时信号微弱的问题,提出一种基于双稳态随机共振的2FSK信号处理算法;介绍了双稳态随机共振模型、绝热近似理论以及随机共振的衡量指标,分析了双稳态系统参数对输出信号信噪比的影响,并基于互相关系数这一衡量指标研究了处理大参数2FSK信号的参数调节随机共振方法。结合仿真试验表明,参数调节随机共振结合相关接收方法可以有效处理信噪比低至-24 dB的2FSK信号,相比未经随机共振处理的方法,可以获得5~7 dB的信噪比增益。 展开更多
关键词 参数调节随机共振 微弱信号处理 磁通信 双稳态系统
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星间相干激光通信强噪声弱信号随机共振检测研究
7
作者 王垒 郑婷婷 王彩峰 《激光杂志》 北大核心 2025年第6期170-174,共5页
为了减少通信误码率,提出星间相干激光通信强噪声弱信号随机共振检测研究方法。双稳态随机共振系统模型增强星间激光通信微弱信号,引入自适应惯性权重来改进粒子群算法,平衡全局和局部搜索能力,利用四阶龙格库塔法计算系统实际输出,获... 为了减少通信误码率,提出星间相干激光通信强噪声弱信号随机共振检测研究方法。双稳态随机共振系统模型增强星间激光通信微弱信号,引入自适应惯性权重来改进粒子群算法,平衡全局和局部搜索能力,利用四阶龙格库塔法计算系统实际输出,获取系统的全局最优解,优化随机共振模型参数,获取系统中关于强噪声和弱信号的最佳匹配状态,在此状态下检测出弱信号,实现弱信号随机共振检测。实验结果表明,所提方法的弱信号随机振动频率变化小,误码率在信噪比为4 dB时降低到最小值,5次迭代下的信噪比增益达到1。 展开更多
关键词 星间相干激光通信 强噪声 弱信号检测 随机共振 粒子群算法
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基于3D DSM法布里-珀罗腔的随机共振微弱脉冲信号重构
8
作者 何天琦 马士超 《西北工业大学学报》 北大核心 2025年第3期546-554,共9页
基于含有3D DSM的法布里-珀罗腔,设计了2种用于重构含噪脉冲信号的随机共振系统。分析了2个随机共振系统中不同参数对双稳态的影响,计算了原始输入信号、输入信号和输出信号的互相关系数与互相关增益,以此来评估其信号重构性能。结果表... 基于含有3D DSM的法布里-珀罗腔,设计了2种用于重构含噪脉冲信号的随机共振系统。分析了2个随机共振系统中不同参数对双稳态的影响,计算了原始输入信号、输入信号和输出信号的互相关系数与互相关增益,以此来评估其信号重构性能。结果表明2种随机共振系统的最高互相关增益分别达到了3.2和3,2种随机共振系统均可有效重构含噪脉冲信号。通过比对二者仿真数据得知,使用光子晶体的随机共振系统可以有效降低对脉冲信号强度及噪声强度的需求。这为检测微弱脉冲信号提供了一种有效手段。 展开更多
关键词 双稳态 法布里-珀罗腔 脉冲信号 随机共振
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高斯白噪声激励下介电弹性体双稳系统的随机共振
9
作者 邢琼丹 何美娟 贾万涛 《振动与冲击》 北大核心 2025年第14期95-102,共8页
研究了高斯白噪声与谐波激励共同作用下介电弹性体双稳系统的随机共振行为。首先,考虑到实际工程和应用中总是存在着不可避免的随机因素,建立了高斯白噪声激励下介电弹性体模型,并给出了满足系统双稳态情形的参数条件。其次,运用能量包... 研究了高斯白噪声与谐波激励共同作用下介电弹性体双稳系统的随机共振行为。首先,考虑到实际工程和应用中总是存在着不可避免的随机因素,建立了高斯白噪声激励下介电弹性体模型,并给出了满足系统双稳态情形的参数条件。其次,运用能量包线随机平均法推导了总能量的福克-普朗克方程,在此基础上得到了其稳态概率密度以及联合概率密度函数。接着,基于最速下降法和两态模型理论推导出系统信噪比的解析表达式。最后,详细讨论了高斯白噪声及保持部分质量等参数对介电弹性体双稳系统随机共振的影响,并借助统计复杂度方法进行数值验证。结果表明,信噪比曲线的非单调结构意味着系统产生了随机共振现象;较大的保持部分质量系数能够抑制随机共振的产生,而运动部分质量系数却增强随机共振行为。此外,统计复杂度曲线的演化趋势与信噪比曲线的演化相一致。 展开更多
关键词 介电弹性体双稳系统 随机共振 信噪比 统计复杂度
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基于改进多稳态系统随机共振的轴承微弱故障诊断 被引量：3
10
作者 靳艳飞 安永辉 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期447-457,共11页
针对传统随机共振方法在强噪声背景下对轴承微弱故障诊断中存在严重的边频干扰问题,提出了一种应用改进多稳态随机共振模型进行轴承微弱故障诊断的方法.在高斯白噪声和周期性激励作用下,推导得到了改进多稳态系统的平均首次穿越时间和... 针对传统随机共振方法在强噪声背景下对轴承微弱故障诊断中存在严重的边频干扰问题,提出了一种应用改进多稳态随机共振模型进行轴承微弱故障诊断的方法.在高斯白噪声和周期性激励作用下,推导得到了改进多稳态系统的平均首次穿越时间和功率谱放大因子的解析表达式.研究发现,存在一组最优的参数使得改进多稳态系统的随机共振效应最大化.将改进的多稳态随机共振模型应用于轴承内外圈的微弱故障诊断,并利用量子粒子群优化算法对系统参数和阻尼系数进行优化.研究结果表明,所提方法能够在强噪声背景下有效识别出微弱故障特征频率,且与传统多稳态随机共振方法相比,该方法解决了严重的边频干扰问题,输出信号特征频率处的频谱峰值更高,大大提高了轴承微弱故障诊断的性能. 展开更多
关键词 微弱故障诊断 改进的多稳态模型 自适应随机共振 平均首次穿越时间 谱放大因子
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MCKD在一种新型随机共振系统下的转动体故障诊断研究 被引量：2
11
作者 贺利芳 熊清 刘文浩 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2024年第8期188-200,共13页
为解决由高阶项限制引起的输出饱和问题,利用分段势函数抗饱和的优良特性,提出了一种新的非饱和三稳二阶随机共振(UTSOSR)系统。首先,通过仿真实验验证了该系统能够显著改善经典三稳二阶随机共振系统的输出饱和问题。其次,基于绝热近似... 为解决由高阶项限制引起的输出饱和问题,利用分段势函数抗饱和的优良特性,提出了一种新的非饱和三稳二阶随机共振(UTSOSR)系统。首先,通过仿真实验验证了该系统能够显著改善经典三稳二阶随机共振系统的输出饱和问题。其次,基于绝热近似理论,推导出UTSOSR系统的稳态概率密度,平均首次通过时间和功率谱放大因子(SA),并通过分析系统各参数对这些性能指标的影响,来更加深入地探究系统的动力学行为。将SA和信噪比增益(Gsnr)作为评价指标,通过数值仿真验证了UTSOSR系统具有更优越的信号增强和抗噪声性能。同时,为了获得更优的输出性能,将最大相关峭度解卷积(MCKD)与UTSOSR系统相结合,提出MCKD-UTSOSR方法对目标信号特征进行提取。最后,联合遗传算法和变步长网格优化算法寻找MCKD-UTSOSR方法的最优参数,并应用于转动体微弱故障信号检测。数据分析结果表明,MCKD-UTSOSR方法相比于其他方法,其信噪比提升了1.1289~23.5854 dB,谱峰峰值提升了88.423~7488.118133,为实际工程中高效的信号处理和故障检测提供了创新和可靠的解决方案。 展开更多
关键词 信号处理 故障诊断 随机共振 输出饱和 MCKD-UTSOSR
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基于双输入信号驱动的耦合分段对称三稳随机共振的轴承故障检测 被引量：1
12
作者 贺利芳 徐家琦 黄笑笑 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期98-111,共14页
为解决传统双输入信号驱动的二维三稳随机共振系统(two-dimensional tri-stable stochastic resonance system driven by dual-input signals, DTDTSR)所存在的输出饱和和信号放大差等问题,独创性地提出了一种全新的系统:双输入信号驱... 为解决传统双输入信号驱动的二维三稳随机共振系统(two-dimensional tri-stable stochastic resonance system driven by dual-input signals, DTDTSR)所存在的输出饱和和信号放大差等问题,独创性地提出了一种全新的系统:双输入信号驱动的耦合分段对称三稳态随机共振系统(coupled piecewise symmetric tri-stable stochastic resonance system driven by dual-input signals, DCPSTSR)。首先深入研究系统输出饱和性的问题,为系统性能的优化提供了关键理论基础。其次,在绝热近似理论的框架下,推导了系统的输出谱放大函数(spectral amplification, SA)。详尽分析了系统参数对其的影响,为更深层次的理解提供了理论支持。进一步,通过数值模拟对DCPSTSR、耦合分段对称三稳态随机共振系统(coupled piecewise symmetric tri-stable stochastic resonance system, CPSTSR)和DTDTSR系统进行了全面比较,结果明确指出DCPSTSR系统在输出谱放大函数方面显著优越于其他系统。最后,通过遗传算法对系统参数进行了精密优化,并将其成功应用于轴承故障检测。实验结果验证了DCPSTSR系统在性能上的卓越表现,为未来理论研究和工程应用提供了有力的理论支持和可行性验证。这一设计以及其在轴承故障检测方面的成功应用,为共振系统领域的进一步研究和实际应用提供了新的方向和范例,具有重要的科学和工程价值。 展开更多
关键词 轴承故障检测 随机共振 SA DCPSTSR
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基于三稳态随机共振的ZPW-2000移频信号检测方法研究 被引量：1
13
作者 武晓春 刘欣然 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期3394-3405,共12页
针对ZPW-2000移频信号谐波干扰检测技术在抑制噪声时,不可避免损害有用信号的问题,提出三稳态随机共振系统,将部分噪声能量向移频信号能量转化,减少移频信号能量损失。首先,将移频信号的中心频率从较高频段搬移到较低频段,着重研究移频... 针对ZPW-2000移频信号谐波干扰检测技术在抑制噪声时,不可避免损害有用信号的问题,提出三稳态随机共振系统,将部分噪声能量向移频信号能量转化,减少移频信号能量损失。首先,将移频信号的中心频率从较高频段搬移到较低频段,着重研究移频信号的有用频段。选取尺度变化系数为1 000,保证输入信号在尺度变化的过程中满足数值计算的稳定性,使尺度变换后的小参数信号满足绝热近似理论。其次,使用混沌麻雀算法(chaos sparrow search optimization algorithm, CSSOA)优化三稳态随机共振系统,得到输出信噪比(signal-to-noise ratios, SNR)最大时的系统参数a、b、c以及γ。然后,将搬移至低频区段的移频信号输入至优化后的三稳态随机共振系统,实现信号降噪。最后,对降噪信号采用复调制快速傅里叶算法(zoom fast fourier transformation, ZFFT)实现低频信号的检测。仿真结果表明:对比三稳态随机共振系统处理前后移频信号频谱图,显示频域特征增强,在降噪的同时不损害移频信号的能量;以-5 dB为步长将噪声注入至移频信号时,输出信噪比至少可提升16.54 dB;降噪后的信号通过ZFFT算法解调能够完成ZPW-2000移频信号低频信号的检测。对比经验模态分解算法、小波阈值算法等算法处理不同信噪比的含噪移频信号,验证混沌麻雀算法优化的三稳态随机共振系统输出信噪比较大,降噪效果较好,具有良好的抗干扰能力。研究结果为实现在抑制噪声的同时减少移频信号能量损失提供参考。 展开更多
关键词 三稳态随机共振 ZPW-2000移频信号 尺度变换 输出信噪比 信号检测
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基于SSA和双稳随机共振的车削颤振微弱特征提取
14
作者 吴飞 栾天宇 农皓业 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期134-141,共8页
围绕车削颤振激发过程,针对车削颤振过渡阶段特征微弱且存在噪声和转频干扰的问题,提出一种基于麻雀优化算法(sparrow search algorithm, SSA)和双稳随机共振(bistable stochastic resonance, BSR)系统的车削颤振微弱特征提取方法。该... 围绕车削颤振激发过程,针对车削颤振过渡阶段特征微弱且存在噪声和转频干扰的问题,提出一种基于麻雀优化算法(sparrow search algorithm, SSA)和双稳随机共振(bistable stochastic resonance, BSR)系统的车削颤振微弱特征提取方法。该方法利用SSA优良的寻优特性,以信噪比作为优化指标确定最佳BSR系统参数,用优化后的参数对车削颤振信号进行滤波处理,提取颤振特征频率。仿真试验表明SSA-BSR方法可以实现对强噪声背景下微弱特征信号的提取与增强,同时兼顾寻优速度快和获得全局最优解概率高的优点。开展车削颤振检测试验,颤振激发过程的加速度信号图谱分析结果验证了车削颤振特征频率幅值与颤振激发程度之间的相关性;不同模型在车削颤振过渡阶段特征提取的对比结果验证了SSA-BSR模型的有效性和优越性,并且能够满足车削颤振检测对实时性的要求,实现在进入剧烈颤振阶段前发出预警,为量化车削颤振和车削颤振在线监测提供一种新思路。 展开更多
关键词 车削颤振 随机共振 麻雀优化算法(SSA) 信号处理
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基于随机共振-反向传播算法的压电选针器渐变失效检测 被引量：1
15
作者 齐育宝 汝欣 +2 位作者 李建强 周悦欣 彭来湖 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期202-208,共7页
针对压电式选针器在提花过程中故障特征难以判断的问题,提出了一种基于随机共振-反向传播(SR-BP)算法的压电选针器渐变失效检测方案。研究压电选针器提花过程中驱动件的运动状态及其双向压电效应产生的电信号,对渐变失效状态下的压电陶... 针对压电式选针器在提花过程中故障特征难以判断的问题,提出了一种基于随机共振-反向传播(SR-BP)算法的压电选针器渐变失效检测方案。研究压电选针器提花过程中驱动件的运动状态及其双向压电效应产生的电信号,对渐变失效状态下的压电陶瓷驱动件内部电信号进行随机共振(SR)故障诊断。提取振动序列的时域及频域参数与SR参数生成训练样本,通过算法使特征参数匹配出最优SR参数,将压电选针器振动信号与噪声信号混入SR参数形成的非线性系统中,观察该系统输出量的时域和频域变化达到快速检测故障的目的。研究结果表明:选针器失效后时域特征在30~350 Hz将发生明显差异,全参数的SR-BP故障检测方法的精确度可达到97.5%,信噪比达到7.36 dB,可有效地对压电选针器进行故障检测。 展开更多
关键词 针织机械 压电选针器 随机共振 共位检测 BP神经网络 失效分析
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面向小型载荷的宽带通信信号随机共振检测方法 被引量：3
16
作者 李少旋 何迪 +1 位作者 王巍 尤明懿 《信号处理》 CSCD 北大核心 2024年第4期671-681,共11页
随着人工智能等领域的飞速发展,无人机在各个领域,尤其是现代战争中发挥着越来越重要的作用。无人机凭借其强大的灵活性和高隐蔽性优势,对现代作战具有颠覆性影响。在无人机执行战场侦察、监视、通信、电子干扰、雷达诱骗、激光制导等... 随着人工智能等领域的飞速发展,无人机在各个领域,尤其是现代战争中发挥着越来越重要的作用。无人机凭借其强大的灵活性和高隐蔽性优势,对现代作战具有颠覆性影响。在无人机执行战场侦察、监视、通信、电子干扰、雷达诱骗、激光制导等任务的过程中,及时探测敌方辐射信号尤为重要。随机共振方法利用特定非线性系统可以使输入其中的信号与噪声在一定条件下产生协同作用的特点,将噪声的能量转移到信号中来放大信号,是常用的微弱信号检测方法之一。窄带信号的随机共振检测技术已趋于成熟。而对小型载荷无人机监视、通信等场景下的微弱宽带通信信号,现有随机共振检测方法直接采用窄带信号的时域能量检测方法,并未基于宽带信号特点设计专门的检测方法,低信噪比条件下检测性能受限。为了满足对微弱宽带通信信号的检测要求,本文以常用的宽带通信信号为研究对象,对于单通道接收场景,提出基于宽带信号局部频谱的随机共振信号检测方法,该方法与传统的随机共振信号检测方法相比性能提升约6 dB。其次,对于更低信噪比的情况,提出一种随机共振与互相关检测相结合的双通道协同检测方法,并提出基于随机共振后两路互相关系数最大化的系统参数优化准则。典型场景下的仿真分析表明,对于单通道接收的低信噪比微弱宽带通信信号,局部频谱法可以有效提升检测性能;对于更低信噪比宽带通信信号,采用随机共振处理后的双通道互相关检测可以进一步提升检测性能。 展开更多
关键词 无人机宽带通信信号 随机共振 频谱检测 互相关
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强噪声与非周期脉冲激励下单稳系统的随机共振及应用 被引量：2
17
作者 孙博文 黄升平 +3 位作者 王重秋 杨建华 李尚袁 杨岩 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期279-284,298,共7页
随机共振是噪声背景下非线性系统对微弱特征信号的最优响应,能够对微弱特征信号进行增强。偏置单稳态系统相较于传统的双稳态系统,对非周期脉冲激励具有良好的共振特性。然而,非线性系统的参数影响系统的最优输出,对不同的非周期脉冲激... 随机共振是噪声背景下非线性系统对微弱特征信号的最优响应,能够对微弱特征信号进行增强。偏置单稳态系统相较于传统的双稳态系统,对非周期脉冲激励具有良好的共振特性。然而,非线性系统的参数影响系统的最优输出,对不同的非周期脉冲激励,系统难以自适应调节。针对上述问题,该研究强噪声与非周期脉冲激励下偏置单稳态自适应随机共振。首先,基于优化算法实现不同非周期脉冲激励下的自适应随机共振。然后,以强噪声背景下钢丝绳漏磁检测信号为应用对象,经偏置单稳态系统自适应随机共振输出后,以峰峰值作为损伤特征演化评价指标,评估不同微弱损伤特征间的差异。同时,应用偏置单稳态自适应随机共振法和自适应移位平均法对强噪声背景下钢丝绳漏磁信号进行对比分析,以峰峰值增益和信噪比增益为指标,结果表明偏置单稳态自适应随机共振法效果优于自适应移位平均法。最后,讨论了噪声强度对单稳态自适应随机共振的影响,发现偏置单稳态自适应随机共振具有较强的抗噪能力。 展开更多
关键词 非周期脉冲激励 强噪声 自适应随机共振 钢丝绳 损伤识别
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基于RACS-TFODF自适应随机共振系统的轴承故障诊断应用 被引量：2
18
作者 蔡丹娜 吴科伟 +3 位作者 向丹 封远鹏 徐毓贤 蒋占四 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2024年第4期138-144,共7页
针对传统随机共振系统(Stochastic resonance,SR)的参数选择和未考虑历史信息影响随机共振效果的问题,提出一种基于改进布谷鸟算法(Ranking-based Adaptive Cuckoo Search,RACS)的自适应改进势模型随机共振方法。首先,对大参数信号进行... 针对传统随机共振系统(Stochastic resonance,SR)的参数选择和未考虑历史信息影响随机共振效果的问题,提出一种基于改进布谷鸟算法(Ranking-based Adaptive Cuckoo Search,RACS)的自适应改进势模型随机共振方法。首先,对大参数信号进行移频尺度变换处理,使其满足SR的绝热近似理论要求;其次,提出一种时延分数阶偏置非线性过阻尼随机共振系统(Time-delayed Overdamped Stochastic Resonance System with Fractional Deflection Nonlinearity,TFODF-SR),并研究势模型参数对随机共振效果的影响;进而利用以信噪比作为评价函数的RACS算法自适应确定随机共振系统的结构参数;最后经过时、频域分析提取出滚动轴承故障特征。通过仿真与实测实验分析对所提出方法相比于传统SR系统及没有引入时延反馈项的ODF系统(Overdamped System with Fractional Deflection Nonlinearity,ODF)在滚动轴承故障提取上的有效性和优越性进行验证。 展开更多
关键词 故障诊断 特征提取 RACS算法 随机共振
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强噪声下轴承故障频率的粒子群随机共振提取 被引量：1
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作者 刘骥 王红光 龙珊珊 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2024年第7期144-151,共8页
为了提取强噪声背景下轴承故障的特征频率,设计了基于变尺度随机共振系统的有用信号增强方法。介绍了滚动轴承结构和不同位置故障的特征;分析了随机共振理论仅适用于低噪声、小频率的问题,针对性地设计了变尺度随机共振系统,扩展了该理... 为了提取强噪声背景下轴承故障的特征频率,设计了基于变尺度随机共振系统的有用信号增强方法。介绍了滚动轴承结构和不同位置故障的特征;分析了随机共振理论仅适用于低噪声、小频率的问题,针对性地设计了变尺度随机共振系统,扩展了该理论的应用范围;并提出了多行为粒子群算法的随机共振系统参数优化方法。经仿真验证,在信噪比为-20 dB的强噪声背景下,变尺度随机共振系统仍能够有效提取有用信号中的故障特征频率;经西安交通大学公开轴承实验数据集XJTU-SY验证,在强噪声背景下,采用稀疏重构法提取的故障特征频率仍被淹没在附近频域中,而变尺度随机共振系统提取的故障特征频率在159.7 Hz明显凸显,且提取的故障特征频率更接近真实值。实验结果表明,在强噪声背景下,变尺度随机共振系统能够有效提取振动信号中的故障特征频率。 展开更多
关键词 轴承故障 特征频率 随机共振系统 变尺度 多行为粒子群算法
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基于随机共振的水下目标微弱回波信号增强检测
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作者 刘振 孙纯 +2 位作者 周胜增 杜选民 孙德龙 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期2014-2024,共11页
针对低信噪比下主动声呐探测水下目标的微弱回波信号检测难题,本文提出了一种基于随机共振的微弱回波信号增强检测方法。该方法通过建立频移变尺度随机共振系统,与输入高频微弱回波信号、随机噪声相匹配,实现微弱回波信号的共振增强;进... 针对低信噪比下主动声呐探测水下目标的微弱回波信号检测难题,本文提出了一种基于随机共振的微弱回波信号增强检测方法。该方法通过建立频移变尺度随机共振系统,与输入高频微弱回波信号、随机噪声相匹配,实现微弱回波信号的共振增强;进而利用乘积谱与谱峭度构建目标回波亮点增强检测指标,有效提升微弱回波亮点的能量集中程度,抑制杂波及虚假成分干扰。仿真结果表明:在低信噪比下,随机共振系统输出信噪比增益可达5 dB以上,微弱目标回波亮点检测结果更加直观便捷,杂波干扰得到大幅抑制。海试数据处理结果进一步验证了所提方法的有效性和可靠性。 展开更多
关键词 主动声呐 微弱信号检测 随机共振 水下目标探测 杂波抑制 非线性双稳态系统 多普勒频移 低信噪比
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