發(fā)布時間：2020-12-28 12:41

　　為解決微弱信號定量檢測問題,提出并建立了基于Poincare截面的檢測統(tǒng)計量,并以此設(shè)計了利用Duffing振子進行微弱信號定量檢測及幅值參數(shù)提取的有效實現(xiàn)方法。通過分析Duffing振子的Poincare截面特性,發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)輸出關(guān)于幅值的分岔特性能夠清晰判定系統(tǒng)不同狀態(tài),由此對Poincare截面的分布點進行方差統(tǒng)計,構(gòu)建檢測統(tǒng)計量與檢測判定區(qū)間,實現(xiàn)對微弱信號的定量檢測。仿真實驗發(fā)現(xiàn),該定量檢測方法的噪聲魯棒性優(yōu)于傳統(tǒng)時域特征檢測方法,進一步設(shè)計了循環(huán)檢測系統(tǒng)用以提取待測信號幅值參數(shù)并實現(xiàn)對未知頻率信號的檢測,為基于Duffing振子的微弱信號檢測提供了定量檢測途徑與參考。 

【文章來源】：系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2020年06期 北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

Duffing振子不同輸出狀態(tài)的時域特征

設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)ω=1rad/s，閾值精度η=0.001。在Matlab環(huán)境中，采用四階Runge-Kutta算法計算出Duffing振子狀態(tài)方程的近似解，構(gòu)成輸出序列，并對該輸出序列的Poincare截面進行關(guān)于幅值的數(shù)值運算，得到Duffing振子的輸出序列關(guān)于策動力幅值a的分岔情況，如圖2所示。由圖2可以看出，隨著a值的改變，Duffing振子的輸出特性發(fā)生顯著變化。當a≤0.824時，系統(tǒng)輸出整體呈現(xiàn)出雜亂無規(guī)律的特性，且每個幅值點對應(yīng)映射點集的分布范圍很大，此時系統(tǒng)處于混沌態(tài)。當a>0.824時，系統(tǒng)輸出則表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性，且每個幅值點對應(yīng)的映射點集分布范圍非常小，幾乎重合于一點，此時系統(tǒng)處于大周期態(tài)�？梢钥吹�，系統(tǒng)的輸出狀態(tài)在a=0.824處發(fā)生了顯著變化，即該幅值點為系統(tǒng)輸出狀態(tài)變化的臨界幅值，也是系統(tǒng)輸出的分岔點所在，將該點記為a0。

在此基礎(chǔ)上，進一步考慮檢測系統(tǒng)相平面的變化情況。設(shè)置a0=0.824，使系統(tǒng)的初始狀態(tài)為臨界混沌態(tài)。給系統(tǒng)加入待測信號s(t），圖3分別為系統(tǒng)在臨界混沌態(tài)和大周期態(tài)下的輸出相平面軌跡。由圖3可以看出，相平面軌跡能夠清晰地區(qū)分系統(tǒng)輸出的不同狀態(tài)。未加入s(t）時，如圖3(a）所示，系統(tǒng)處于臨界混沌態(tài)，其相平面軌跡錯雜無規(guī)律；當加入s(t）后，相平面軌跡發(fā)生明顯變化，系統(tǒng)的輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榇笾芷趹B(tài)，由此檢測出微弱信號的存在，這也是傳統(tǒng)通過相平面軌跡檢測微弱信號的原理。同時，通過上述原理與分析也驗證了基于Duffing振子檢測微弱信號的方法是可行的。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]雙勢阱Duffing-van der Pol振子微弱信號檢測統(tǒng)計量構(gòu)造[J]. 凌云飛,陳長興,牛德智,陳婷.  系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2019(10)
[2]基于強耦合Duffing振子的微弱脈沖信號檢測與參數(shù)估計[J]. 曹保鋒,李鵬,李小強,張雪芹,寧王師,梁睿,李欣,胡淼,鄭毅.  物理學(xué)報. 2019(08)
[3]Weak wide-band signal detection method based on small-scale periodic state of Duffing oscillator[J]. 侯健,閆曉鵬,栗蘋,郝新紅.  Chinese Physics B. 2018(03)
[4]Duffing振子微弱信號盲檢測方法[J]. 吳彥華,馬慶力.  系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2017(11)
[5]混沌噪聲背景下微弱脈沖信號的檢測及恢復(fù)[J]. 蘇理云,孫喚喚,王杰,陽黎明.  物理學(xué)報. 2017(09)
[6]Duffing振子微弱信號檢測盲區(qū)消除及檢測統(tǒng)計量構(gòu)造[J]. 牛德智,陳長興,班斐,徐浩翔,李永賓,王卓,任曉岳,陳強.  物理學(xué)報. 2015(06)
[7]基于短時傅里葉變換的Duffing振子微弱信號檢測[J]. 牛德智,陳長興,陳婷,任曉岳,王卓,程蒙江川,蔣金.  航空學(xué)報. 2015(10)



本文編號：2943773