雙耦合Duffing振子與變尺度相結(jié)合的微弱信號(hào)檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了雙耦合Duffing振子與變尺度相結(jié)合的微弱信號(hào)檢測(cè)方法，包括以下步驟:(1)構(gòu)建雙耦合Duffing振子微弱信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)方程，分析系統(tǒng)的各狀態(tài)，確定臨界混沌狀態(tài)參數(shù)；(2)建立雙耦合Duffing振子陣列檢測(cè)模型，設(shè)置方程參數(shù)；(3)對(duì)待檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，得到待檢信號(hào)所包含頻率的估計(jì)值；(4)對(duì)待檢信號(hào)進(jìn)行尺度變換，確保信號(hào)在振子陣列的檢測(cè)范圍之內(nèi)；(5)將經(jīng)過(guò)尺度變換后的待檢信號(hào)輸入到雙耦合Duffing振子陣列中，計(jì)算出待檢信號(hào)精確的頻率構(gòu)成。本發(fā)明方法采用雙耦合Duffing振子系統(tǒng)與變尺度相結(jié)合來(lái)檢測(cè)微弱周期信號(hào)，克服了常規(guī)的Duffing振子系統(tǒng)只能對(duì)較低頻信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)的缺陷，實(shí)現(xiàn)了對(duì)高頻微弱信號(hào)的檢測(cè)。
【專利說(shuō)明】雙耦合Duff i ng振子與變尺度相結(jié)合的微弱信號(hào)檢測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及微弱信號(hào)檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及雙耦合DufTing振子與變尺度相結(jié) 合的微弱信號(hào)檢測(cè)方法。 技術(shù)背景
[0002] 信號(hào)檢測(cè)技術(shù)在工程領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，微弱信號(hào)是用常規(guī)方法不能檢測(cè)到的 微弱量，如弱光、弱聲、微電流等，微弱信號(hào)的檢測(cè)在雷達(dá)、聲納、振動(dòng)測(cè)量、故障診斷、通信 等領(lǐng)域有著極其廣泛的應(yīng)用，所以微弱信號(hào)的檢測(cè)一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研宄的熱點(diǎn)。傳統(tǒng)上 微弱信號(hào)檢測(cè)的方法主要是濾除或抑制噪聲，但是這種方法可能會(huì)損害有用信號(hào)。
[0003] 利用混沌振子檢測(cè)微弱信號(hào)具有靈敏度高、抗噪聲能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，該方法在微弱 周期信號(hào)檢測(cè)方面的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。
[0004] 近年來(lái)，基于DufTing振子的混沌檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)微弱信號(hào)檢測(cè)的研宄尤為突出。目 前的許多研宄成果分別從理論分析論證和仿真驗(yàn)證等方面基于DufTing振子對(duì)微弱周期 信號(hào)的混沌檢測(cè)進(jìn)行了研宄，為基于該理論實(shí)現(xiàn)對(duì)工程中常見信號(hào)在強(qiáng)噪聲背景下的檢測(cè) 應(yīng)用提供了依據(jù)。
[0005] 基于DufTing振子的常規(guī)檢測(cè)方法存在著缺陷，那就是系統(tǒng)受到小頻率參數(shù)的限 制，只能檢測(cè)較低頻的微弱信號(hào)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種多頻微弱周期信號(hào)的檢測(cè)方法，及雙耦合 Duffing振子與變尺度相結(jié)合對(duì)高頻微弱周期信號(hào)檢測(cè)的方法。
[0007] 為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明是按如下方式實(shí)現(xiàn)的：一種基于雙親合Duffing振子 與變尺度相結(jié)合的微弱周期信號(hào)的檢測(cè)方法，其內(nèi)容包括以下步驟：
[0008] (1)構(gòu)建雙耦合Duffing振子微弱信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)方程，分析系統(tǒng)的各狀態(tài)，確定臨 界混純狀態(tài)參數(shù)；
[0009] (2)建立雙耦合Duff ing振子陣列，設(shè)置方程參數(shù)；
[0010] (3)對(duì)待檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，得到待檢測(cè)信號(hào)所包含頻率的估計(jì)值；
[0011] (4)對(duì)待檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行尺度變換，確保信號(hào)在振子陣列的檢測(cè)范圍之內(nèi)；
[0012] (5)將經(jīng)過(guò)尺度變換處理后的待檢測(cè)信號(hào)輸入到雙耦合Duffing振子陣列中，計(jì) 算出待檢測(cè)信號(hào)精確的頻率構(gòu)成。
[0013] 進(jìn)一步的，在步驟（1)中所述構(gòu)建雙耦合Duffing振子微弱信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)方程，就 是建立方程式：

【權(quán)利要求】
1. 雙耦合Duffing振子與變尺度相結(jié)合的微弱信號(hào)檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下 步驟： (1) 構(gòu)建雙耦合DufTing振子微弱信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)方程，分析系統(tǒng)的各狀態(tài)，確定臨界混 純狀態(tài)參數(shù)； (2) 建立雙耦合Duffing振子陣列，設(shè)置方程參數(shù)； (3) 對(duì)待檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，得到待檢測(cè)信號(hào)所包含頻率的估計(jì)值； (4) 對(duì)待檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行尺度變換，確保信號(hào)在振子陣列的檢測(cè)范圍之內(nèi)； (5) 將經(jīng)過(guò)尺度變換處理后的待檢測(cè)信號(hào)輸入到雙耦合Duffing振子陣列中，計(jì)算出 待檢測(cè)信號(hào)精確的頻率構(gòu)成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙耦合Duffing振子與變尺度相結(jié)合的微弱信號(hào)檢測(cè)方法， 其特征在于：在步驟（1)中所述構(gòu)建雙耦合Duffing振子微弱信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)方程，就是建立 方程式：
式中，k為阻尼系數(shù)，m為耦合系數(shù)，F(xiàn)為內(nèi)置周期策動(dòng)力的幅值，-x3+x5為非線性恢復(fù) 力項(xiàng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙耦合Duffing振子與變尺度相結(jié)合的微弱信號(hào)檢測(cè)方法， 其特征在于：在步驟（2)中，所述建立雙耦合Duffing振子陣列，就是使用一個(gè)有限的陣列， 將振子陣列中各個(gè)振子的固有頻率限制在lrad/s和lOrad/s之間，并使之成為一個(gè)等比數(shù) 列； 根據(jù)所建立的振子陣列得到雙耦合Duffing振子的檢測(cè)模型為： 式〒，ω=〈ω(|+Δω; ，
ω。= 1，1衣不弟1個(gè)派卞，Δω表示相鄰振子的頻 差，S(t)表示待檢測(cè)的多頻微弱信號(hào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙耦合Duffing振子與變尺度相結(jié)合的微弱信號(hào)檢測(cè)方法， 其特征在于：在步驟（2)中，所述設(shè)置方程參數(shù)，其設(shè)置原則是：內(nèi)置周期策動(dòng)力的幅值F 能夠使得雙耦合DufTing振子系統(tǒng)處于混沌臨界狀態(tài)；相鄰振子的頻差值能夠確保系統(tǒng)可 以觀察到明顯的間歇混沌現(xiàn)象；設(shè)置雙耦合Duffing振子陣列的方程參數(shù)為：k= 0. 5，m= 1，F(xiàn)= 0· 717,Δω= 〇· 〇3〇
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙耦合Duffing振子與變尺度相結(jié)合的微弱信號(hào)檢測(cè)方法， 其特征在于：在步驟（3)中，所述對(duì)待檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，就是得到待檢測(cè)信號(hào)中所包 含分量頻率的估計(jì)值，判斷頻率值是否在雙親合Duffing振子陣列的檢測(cè)范圍之內(nèi)，確定 是否需要進(jìn)行尺度變換來(lái)完成進(jìn)一步的檢測(cè)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙耦合Duffing振子與變尺度相結(jié)合的微弱信號(hào)檢測(cè)方法， 其特征在于：在步驟（4)中，所述對(duì)待檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行尺度變換，就是引入變尺度系數(shù)R，對(duì)不 在振子陣列檢測(cè)范圍內(nèi)的待檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行尺度變換，使得待檢測(cè)信號(hào)的頻率在振子陣列的 檢測(cè)范圍以內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙耦合Duffing振子與變尺度相結(jié)合的微弱信號(hào)檢測(cè)方法， 其特征在于：在步驟（5)中，所述將經(jīng)變尺度處理后的待檢測(cè)信號(hào)輸入到振子陣列中，就是 依此觀察各個(gè)振子的時(shí)域波形，若其中某兩個(gè)相鄰的振子處于間歇混沌狀態(tài)，其余振子仍 處于混沌狀態(tài)，就可計(jì)算待檢信號(hào)頻率的準(zhǔn)確值為：
式中，ωι、ω2為處于間歇混沌狀態(tài)的兩個(gè)相鄰振子的頻率，'、&為間歇混沌的周 期，R為引入的變尺度系數(shù)。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK104462695SQ201410764939
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月12日
【發(fā)明者】時(shí)培明, 孫彥龍, 韓東穎 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)