随机共振方法在弱信号检测中的应用

时间:2009-04-29来源:网络

在非线性系统、信号和噪声共同产生协同效应中,非线性系统呈现的方式是系统的势垒。势垒越高,意味着产生协同效应时要求信号和噪声的能量越大。反之,要求信号和噪声的能量就越小。从方程知道,变化的a和b都能控制系统势垒值。为了方便起见,现在令b=1。图3是系统在b=1的情况下,系统势垒值与a之间的关系曲线图。

从图3中可以看出,随着a值的变小,系统的两个势阱的距离拉近,同时系统的势垒降低。这样系统的阻尼力减小,使系统进入随机共振状态时所需的能量降低,从而有利于系统更好地提取有用信号特征。然后研究a=1时,系统势垒值与b之间的关系曲线图。
图4是系统在a=1时,不同b值的系统势函数曲线图。从图中可以看出,随着b值的变大,系统的两个势阱的距离拉近,同时系统的势垒降低。这样系统的阻尼力减小,使系统进入随机共振状态时所需的能量降低,从而有利于系统更好地提取有用信号特征。

另外,对输出响应x(t)进行分析,在初始条件x0=x(t0)下,若t0→-∞,则初始条件的影响会消失而不用考虑,于是x(t)的均值将变成为一个周期函数:


其中,rk是克莱默斯(Kranmers)逃逸速率;E[x2]是静态系统(A=0)依赖与噪声强度D的方差,在两态情况下有近似关系E[x2]=x2m。由式可知,幅值x取决于噪声强度D,即系统的响应受噪声强度的控制,它首先随D的增大而到达一个极大值,然后再减小,这就是著名的随机共振现象,如图5所示。

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关键词: 共振 方法 弱信号 检测

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