如何實現(xiàn)微弱信號檢測的隨機共振詳細方法與應用研究

　　隨機共振是一種利用噪聲使微弱信號得到增強傳輸?shù)姆蔷€性現(xiàn)象，與線性方法相比能夠檢測更低信噪比的信號。本文以非線性雙穩(wěn)系統(tǒng)為研究對象，以強噪聲背景下微弱信號檢測的實際需要為出發(fā)點，在綜合了前人對隨機共振研究的基礎上，系統(tǒng)地研究了雙穩(wěn)隨機共振系統(tǒng)與信號、噪聲之間的關系。深入細致地研究了小參數(shù)條件下的隨機共振現(xiàn)象，從頻域結(jié)構(gòu)分析了隨機共振產(chǎn)生的機制。探討了隨機共振理論在微弱信號檢測中的應用研究。主要工作如下：

　?。?）介紹了隨機共振理論研究的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展，簡述了微弱信號檢測的特點和現(xiàn)有方法，深入探討了基于隨機共振的微弱信號檢測方法的特點，明確了采用隨機共振方法檢測微弱信號需要解決的主要問題。

　?。?）簡要介紹了雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)的非線性朗之萬方程和福克一普朗克方程，通過對朗之萬方程的隨機共振特性分析，為研究非線性系統(tǒng)的隨機共振效應奠定基礎，詳細介紹了判斷非線性系統(tǒng)是否進入隨機共振狀態(tài)的重要指標—信噪比。

　?。?）深入研究了非線性系統(tǒng)的隨機共振效應，詳細研究了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)、勢壘和隨機共振的關系，深入分析了隨機共振系統(tǒng)與信號、噪聲的非線性關系，以及產(chǎn)生隨機共振的系統(tǒng)條件，詳細分析了b=1時，隨機共振系統(tǒng)與最佳a值的關系。

　?。?）深入細致地研究了小參數(shù)條件下，輸入信號、噪聲和雙穩(wěn)系統(tǒng)三者協(xié)調(diào)作用產(chǎn)生的隨機共振，從頻域結(jié)構(gòu)分析了隨機共振產(chǎn)生的機制。隨機共振對輸入信號的頻率很敏感，增大輸入信號幅度或適當減小系統(tǒng)參數(shù)有助于隨機共振的產(chǎn)生。

　?。?）探討了利用隨機共振技術解決應用中遇到的噪聲背景下微弱信號檢測的問題，根據(jù)小參數(shù)信號隨機共振的原理，采用變尺度隨機共振的思想，在大參數(shù)條件下，可能產(chǎn)生（類）隨機共振，即在信號頻率處產(chǎn)生可識別的隨機共振譜峰。

　?。?）利用隨機共振技術進行微弱信號檢測，計算機仿真表明，在強噪聲背景下，可以有效地檢測出微弱正弦信號，且檢測信噪比可達到-15dB以下，全面深入研究了一維雙穩(wěn)Langevin系統(tǒng)和二維雙穩(wěn)Dufing系統(tǒng)的隨機共振現(xiàn)象及其產(chǎn)生的條件，并比較分析了兩種系統(tǒng)的微弱信號檢測性能，探討了隨機共振的應用研究。