【摘要】：本文主要的工作是從隨機(jī)共振力學(xué)機(jī)理與信號(hào)處理的角度,研究了雙穩(wěn)態(tài)過阻尼系統(tǒng) 中的參數(shù)調(diào)節(jié)隨機(jī)共振(PSR),對(duì)多種噪聲和信號(hào)情況下的PSR理論和方法進(jìn)行了討論 和研究,編制了較完善和實(shí)用的參數(shù)優(yōu)化算法,并從功率譜密度這一角度,分析了譜的形 狀和疏密對(duì)參數(shù)調(diào)節(jié)隨機(jī)共振系統(tǒng)處理信號(hào)的影響,提出了利用譜高而非信號(hào)波形來衡量 系統(tǒng)的輸出,則參數(shù)調(diào)節(jié)隨機(jī)共振系統(tǒng)處理多頻模擬信號(hào)比一般的線性濾波器具有較明顯 的優(yōu)勢。這些研究對(duì)于隨機(jī)共振理論的進(jìn)一步發(fā)展及其在非線性信號(hào)處理中的應(yīng)用具有重 要的意義。 實(shí)現(xiàn)參數(shù)調(diào)節(jié)的隨機(jī)共振現(xiàn)象,主要是在噪聲不變的情況下,如何對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行調(diào) 節(jié)以實(shí)現(xiàn)輸出的最優(yōu)化。實(shí)際上,它是在系統(tǒng)響應(yīng)速度事先給定(即不變)的條件下,以 信噪比增益為目標(biāo)函數(shù)的一個(gè)條件優(yōu)化問題。由于系統(tǒng)響應(yīng)速度在參數(shù)調(diào)節(jié)方法中有舉足 輕重的作用,它的計(jì)算值的準(zhǔn)確與否直接影響到參數(shù)優(yōu)化系統(tǒng)的性能,因此,提出了利用 Hermite插值方法計(jì)算系統(tǒng)響應(yīng)速度。相比于以前介紹的多項(xiàng)式方法,此方法不但能避免 矩陣的病態(tài),而且提高了計(jì)算的精度和效率。在優(yōu)化這個(gè)問題時(shí),采用了兩個(gè)小技巧,即 1)在搜索的每一步中,補(bǔ)償由于計(jì)算得到的參數(shù)不精確而產(chǎn)生的系統(tǒng)響應(yīng)速度的偏差;2) 利用參數(shù)平面上曲線的弧長作為步長。以上一些方法和技巧的引入,形成了較為有效和快 速的參數(shù)優(yōu)化算法,這種算法能用來進(jìn)行非線性系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì),同時(shí)也為此算法在自適 應(yīng)信號(hào)處理中的應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。 對(duì)于Lorentzian噪聲背景下的多頻模擬信號(hào),提出了在系統(tǒng)響應(yīng)速度足夠大時(shí),可以 把模擬信號(hào)看作是很短的時(shí)間片段內(nèi)直流信號(hào)的分段組成。詳細(xì)推導(dǎo)了色噪聲下的系統(tǒng)響 應(yīng)速度,以結(jié)合穩(wěn)態(tài)信噪比增益衡量系統(tǒng)的輸出。為觀測系統(tǒng)對(duì)多頻信號(hào)的整體增益,定 義了平均穩(wěn)態(tài)信噪比增益。同時(shí),利用系統(tǒng)響應(yīng)速度加權(quán)的方法比較科學(xué)地確定了參數(shù)調(diào) 節(jié)所需的最佳信號(hào)幅值。以上方法是參數(shù)調(diào)節(jié)隨機(jī)共振處理模擬信號(hào)的基礎(chǔ)。此外,由于 該方法適用于有限帶寬的噪聲,本文舉例說明了這種隨機(jī)共振現(xiàn)象能應(yīng)用于抽樣信號(hào)的處 理。 由于隨機(jī)共振系統(tǒng)是一個(gè)非線性系統(tǒng),雖然經(jīng)反演后能獲得較好的波形,但不可避免 地存在著波形的畸變。然而對(duì)于數(shù)字信號(hào),無須考慮其具體的波形,而只需對(duì)輸出進(jìn)行一 個(gè)二值或多值的判斷,因此把隨機(jī)共振系統(tǒng)作為數(shù)字信號(hào)的接收機(jī)是一個(gè)值得研究的方向。 文中對(duì)二進(jìn)制信號(hào)下的FPK方程進(jìn)行特征函數(shù)展開,求得FPK方程的動(dòng)態(tài)概率密度,通過 它來定義動(dòng)態(tài)誤碼率,相比于準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)誤碼率,動(dòng)態(tài)誤碼率能更準(zhǔn)確地衡量系統(tǒng)輸出的實(shí)際 誤碼率,尤其在系統(tǒng)響應(yīng)速度較小時(shí),因?yàn)槎x準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)誤碼率時(shí)的前提條件是系統(tǒng)趨向于 準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)。由于誤碼率是動(dòng)態(tài)的,因此在參數(shù)優(yōu)化時(shí),無需事先給定一個(gè)系統(tǒng)響應(yīng)速度,可 直接把動(dòng)態(tài)誤碼率作為目標(biāo)函數(shù),對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,這避免了在選取給定的最佳響應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號(hào)】：O324
【圖文】：

之后，J.J.eollins等人也提出了非周期隨機(jī)共振[8一o]。為了更直觀地說明噪聲的建設(shè)性作用，下面給出一個(gè)圖像處理的例子，原始圖像是一個(gè)黑白二值小男孩像，像素點(diǎn)亮度小于閥值轉(zhuǎn)換為黑色，反之為白色，如圖1.2〔)a，圖像微弱模糊，幾乎不可辨認(rèn)，在此基礎(chǔ)上增加噪聲，利用同樣的閥值進(jìn)行轉(zhuǎn)換，那么可以看出在圖1.2(b)時(shí)，圖像變得更適合我們的視覺辯識(shí)[4l一n5I。繼續(xù)增加噪聲，在(c)圖像又變得模糊。

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 楊異秉;二維隨機(jī)共振理論及其在圖像處理中的應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2011年

2 王明陽;非合作超寬帶沖激無線電信號(hào)檢測技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2006年

3 黃家閩;穩(wěn)定分布噪聲背景下非線性系統(tǒng)的隨機(jī)共振現(xiàn)象研究[D];浙江大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 徐寒松;單穩(wěn)態(tài)隨機(jī)共振系統(tǒng)在數(shù)字信號(hào)檢測中的應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2006年

2 王強(qiáng);基于隨機(jī)共振的微弱沖擊信號(hào)檢測技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2010年

3 趙蘭霞;時(shí)間差型磁通門傳感器研究及設(shè)計(jì)[D];吉林大學(xué);2012年

4 卜廣明;基于矢量水聽器的確知信號(hào)檢測方法研究與DSP實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2712988