随机共振系统仿真研究=王传植毕业设计1.doc文档68页极速下载

因此，如何从干扰中最优地检测信号，雷达声纳无线电通信图像处理自动控制等有关学科中，关 键问题是信息的传递和处理。

算法 弱信号检测时的数值仿真结果 本章小结 结论 参考文献 附录 附录 附录 致谢第章绪论 第章绪论 课题背景 在 多随机共振研究 本章小结 第章双稳随机共振在弱信号检测中的应用燕山 摘要 第章绪论 课题背景 随机共振的起源和意义 随机共振的理论研究现状以及存在的问题 论文主要内容 第章双稳随机共振以及基本概念 双稳随机共振 非线性系统的朗之万方程 四阶龙格库塔法 本章小结 第章实验及系统仿真 仿真工具简介 的出现背景 的特点 的专用模型库 使用进行通信系统设计 双稳随机共振仿真模型 双稳随机共振特性仿真实验 噪声强度对双稳随机共振系统的影响 仿真结果讨论 多随机共振研究 本些差别，通过抑制噪声来提高信噪比， 进而检测信号的，所以对信号的检测有定的局限性，主要表现在所能检 测到的信号的信噪比门限高。

而且当噪声频率与信号频率接近时，抑制噪 声的同时，有用信号也不可避免地受到损害。

所以利用非线性技术进行信 号检测成为目前的个研究热点问题。

世纪下半叶，非线性科学的蓬勃发展是整个自然科学领域的件大 事。

年代后，研究随机力快号检测过程进行完全的理论分析和广泛的控制。

这些方法都是利用 信号和干扰在时域或频域特性上的 使用进行通信系统设计 双稳随机共振仿真模型 双稳随机共振特性仿真实验 噪声强度对双稳随机共振系统的影响 仿真结果讨论 本章小结 第章实验及系统仿真 仿真工具简介 及存在的问题 论文主要内容 第章双稳随机共振以及基本概念 双稳随机共振 非线性系统的朗之万方程 四阶龙格库塔法 摘要 部分内容简介，部分内容简介， 摘要 第章绪论 课题背景 随机共振的起源和意义 随机共振的理论研究现状以及存在的问题 论文主要内容 第章双稳随机共振以及基本概念 双稳随机共振 非线性系统的朗之万方程 四阶龙格库塔法 本章小结 第章实验及系统仿真 仿真工具简介 的出现背景 的特点 的专用模型库 使用进行通信系统设计 双稳随机共振仿真模型 双稳随机共振特性仿真实验 噪声强度对双稳随机共振系统的影响 仿真结果讨论 多随机共振研究 本章小结 第章双稳随机共振在弱信号检测中的应用燕山大学本科生毕业设计论文 用于弱信号检测的双稳随机共振系统 系统的数值仿真算法 弱信号检测时的数值仿真结果 本章小结 结论 参考文献 附录 附录 附录 致谢第章绪论 第章绪论 课题背景 在雷达声纳无线电通信图像处理自动控制等有关学科中，关 键问题是信息的传递和处理。

但在信号的传递过程中不可避免的要遇到各 种干扰，使信号受到污染。

因此，如何从干扰中最优地检测信号，提取有 用信息就越来越受到重视。

尤其是航空航天和计算机技术的高度发展， 既对信号的最优检测提出了越来越高的要求，也对信号的最优检测提供了 有效的工具。

所谓信号检测就是从受扰观测中获得所传递的信息，即去除 背景噪声保留有用信号。

信号检测，在种意义上是种专门与噪声作斗 争的技术，在科学研究的各个领域有很广泛的用途。

常规的信号检测主要通过线性设备或方法，如线性滤波器锁定放大 器取样积分方法频域的谱分析方法等。

线性理论和技术相对成熟，可 以对信号检测过程进行完全的理论分析和广泛的控制。

这些方法都是利用 信号和干扰在时域或频域特性上的些差别，通过抑制噪声来提高信噪比， 进而检测信号的，所以对信号的检测有定的局限性，主要表现在所能检 测到的信号的信噪比门限高。

而且当噪声频率与信号频率接近时，抑制噪 声的同时，有用信号也不可避免地受到损害。

所以利用非线性技术进行信 号检测成为目前的个研究热点问题。

世纪下半叶，非线性科学的蓬勃发展是整个自然科学领域的件大 事。

年代后，研究随机力快速变化随机不可预言的影响因素，也称 为噪声或涨落力对非线性系统的作用成为非线性科学发展的个 重要前沿。

随机共振，简称就是年来发展起来 的个非线性系统科学分支。

随机共振最初的基本含义是指个非线性双 稳系统，当仅在小周期信号和弱噪声驱动下都不足以使系统的输出在两个 稳态之间跳跃，而在弱噪声和小周期调制信号共同作用下，随着输入噪声 强度的增加，输出的信噪比非但不降低，反而大幅度地提高。

并且存在 最佳输入噪声强度，使系统产生最高信噪比的输出。

这里，使用共振 词强调的是信号噪声及系统非线性三者之间的种最佳匹配和协作作 用。

当输入噪声高于和低于这强度，输出信噪比都会显著降低。

燕山大学本科生毕业设计论文 随机共振现象表明，特定条件下，额外的噪声可能增强信号的检测能 力，所以基于随机共振原理进行信号检测是种具有实际应用价值的崭新 技术。

人们逐渐意识到随机共振现象很可能是非线性系统的种较为普遍 的行为，在不同科学领域物理化学生物学通信信息论电子学 光学超导神经网络人体视觉甚至社会学等各个科学领域引起广泛 关注与研究。

但对随机共振技术的利用仍处于开始阶段，有待于进步的 理论和应用研究。

随机共振的起源和意义 随机共振的概念由邦济和他的合作者在研究古气象冰川问题 时于年提出的。

在过去的万年中，地球的冰川期和暖气候期以大约 万年为周期交替出现，同时地究得到进步的发展。

随机共振理论可以分成经典随机共振理论和非经典随机共振理论，其 中经典随机共振理论有绝热理论线性响应理论 本征值理论。

这些早期的著名理论 主要利用朗之万方程或相应的福克普朗克方程 来讨论随机共振的各种统计性质，通过些近 似手段来描述和阐明随机共振的性质和机理。

以下着重介绍近年发展起来 的些非经典随机共振理论。

非周期随机共振理论年以前， 随机共振的研究多数是关于周期信号的，等曾利用电子线路模型研究了 脉冲非周期信号的随机共振现象，依据高斯噪声概率分布以及大数定律得 出信息的接收率，随着噪声的不断增加，脉冲非周期信号的接收率出现了 随机共振型峰值，但是依据噪声概率分布以及大数定律得出信息成功接收 率，需要在个脉冲信号内抽取无穷多个信号数值才符合，并且发射脉冲 以及恢复脉冲信号之间的同步性问题也没有提及。

在研究可激神经 模型时提出了非周期随机共振的概念互相关测量方法以及利用信息理论 的测度方法平均互信息量。

非周期随机共振概念的提出是随机共振走 向实际应用发展的标志，是信息理论与随机共振相结合的开端。

超阈值随机共振提出 了超阈值随机共振，他研究的神经网络模型中每个神经单元具有不同的阈 值水平，般认为只有信号幅值小于设计的系统阈值时才能观察到随机共 振现象。

但是认为这仅仅在单个阈值单元成立，对于由许多阈值单燕山大学本科生毕业设计论文 元组成的网络，即使信号幅值大于阈值，也可以观察到随机共振现象，并 且随着阈值单元的增加，系统在共振点处可以获得的信息量越多，并趋近 于个极限值。

这种随机共振可以看成经典随机共振理论在大幅值信号情 况下的补充，它不仅可以粗略地解释些生物现象，如生物对于光线突然 变强或变弱的适应性，也可以解释转换时的抖动现象，这对 于电子线路工程设计的研究具有实际意义。

自适应随机共振年等在 年会上提出自适应随机共振的方法和理论。

许多随机共振研究都假定 噪声的强度是已知的，不随时间变化的，但这种假设与很多实际情况是不 符合的，噪声的强度可能是变化的。

自适应随机共振就是依据信号和噪声 的抽样值，以定的学习规则和收敛算法如信噪比的随机梯度下降法， 使得系统可以增加不同强度的噪声来达到随机共振现象。

学习规则和收敛 算法和系统是的，但与不同噪声类型是相关的。

即使不知道动态系统 的具体形式，自适应随机共振同样可以智能地调节噪声达到信噪比的峰值 所对应的最优的噪声强度值，这对于实际应用具有重要意义。

静态随机共振理论法国学者 在年提出静态即无记忆随机共振理论，他 们将简单的阈值和可激系统抽象化为般模型形式，而不注重具体的系统 形式，从而得出种般理论框架，这种理论对于任意波形的周期信号， 任意概率分布的噪声和不同结构的非线性系统都是适用的，并给出输出信 号的自相关函数功率谱密度信噪比和输入输出相移理论公式，避免了 信号小幅值低频率的绝热假设，也进行了实验验证。

耦合随机共振理论当非线性系统以 不同的耦合方式连接在起时，系统产生的随机共振现象具有不同的性质， 耦合方式有链接阵列神经网络时空协同集成电路等，并引入了个 新的参数，即系统耦合系数或耦合强度，主要研究内容是耦合系数与信噪 比检测概率功率范数等测度之间的关系。

研究表明，由于系统响应是 各个子系统的响应和，耦合系统产生的随机共振的现象更加显著。

但是耦 合的非线性系统或网络增加了理论分析的难度，目前主要进行实验分析。

单稳态随机共振和多稳态随机共振 在研究欠阻尼的振荡方程时首先发现了 单稳态随机共振现象，等认为，在双稳态系统中，这种共振现象是第章绪论 种阱内共振现象。

和等在不同 单稳态系统中也证实了单稳态随机共振现象。

曾提出在 设备中可以产生多稳态随机 共振现象，系统输出信噪比具有多个峰值的特征，并且每个峰值对应了不 同的噪声强