關(guān)于隨機(jī)共振及雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)在信號(hào)檢測(cè)中作用的研究.pdf

1、隨機(jī)共振是非線性系統(tǒng)中的一種反直觀現(xiàn)象，自其概念被提出與實(shí)驗(yàn)證實(shí)以來(lái)，成為了過(guò)去近三十年中一個(gè)新穎的學(xué)術(shù)熱點(diǎn)，吸引了各個(gè)領(lǐng)域的眾多專家學(xué)者的關(guān)注與研究。而隨機(jī)共振的理論與方法在信號(hào)處理，特別是信號(hào)檢測(cè)中的應(yīng)用成了最近備受關(guān)注的一個(gè)研究課題，本文即是在這方面做了一些新的嘗試性的研究。
　　 首先學(xué)者們關(guān)注較多的一個(gè)問題是：系統(tǒng)輸出的信噪比是否可以超過(guò)輸入的信噪比，即隨機(jī)共振系統(tǒng)是否可以獲得大于1的信噪比增益。而這已經(jīng)被證明在線性響

2、應(yīng)理論的條件下是不可能做到的。不過(guò)后來(lái)的研究都表明，在線性響應(yīng)理論的限制條件之外，可以比較容易的獲得大于1的信噪比增益。本文從原始的隨機(jī)共振系統(tǒng)模型，即過(guò)阻尼雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)出發(fā)，通過(guò)求解相應(yīng)的Fokker-Planck方程(FPE)，給出了從理論上計(jì)算高斯白噪聲與周期信號(hào)驅(qū)動(dòng)下系統(tǒng)輸出信噪比的方法，并通過(guò)數(shù)值仿真對(duì)所得到的結(jié)果的準(zhǔn)確性與精度進(jìn)行了驗(yàn)證，進(jìn)一步證實(shí)了通過(guò)隨機(jī)共振可以得到明顯大于1的信噪比增益。另外，本文還考慮了非高斯噪聲的情況

3、，此時(shí)很難直接利用FPE來(lái)求解系統(tǒng)的輸出信噪比。我們通過(guò)對(duì)輸入噪聲作一定的假設(shè)，給出了求解系統(tǒng)輸出信噪比的數(shù)值算法。結(jié)果表明在非高斯噪聲情況下，通過(guò)調(diào)節(jié)參數(shù)可以得到比在高斯噪聲情況下更好的信噪比增益。同時(shí)我們利用基于雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的接收器，對(duì)高斯噪聲及一些非高斯噪聲中的周期信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，以分析隨機(jī)共振及信噪比增益在其中能起到怎樣的作用。
　　 接著，作為參數(shù)調(diào)節(jié)隨機(jī)共振在信號(hào)處理中的一個(gè)新的嘗試，我們考慮了海洋混響噪聲背景下的目

4、標(biāo)探測(cè)問題。通過(guò)對(duì)簡(jiǎn)化模型的分析設(shè)計(jì)了基于雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)的接收器結(jié)構(gòu)；利用點(diǎn)散射模型對(duì)混響噪聲進(jìn)行模擬生成；通過(guò)對(duì)模擬數(shù)據(jù)的處理，將所設(shè)計(jì)的接收器與傳統(tǒng)接收器的性能進(jìn)行了分析比較，得到了一些初步的結(jié)果。
　　 本文還通過(guò)對(duì)連續(xù)時(shí)間的雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)在離散時(shí)間上作一定的簡(jiǎn)化與修正，設(shè)計(jì)了一類離散時(shí)間雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)，同樣在周期信號(hào)與噪聲的驅(qū)動(dòng)下對(duì)其輸出性能進(jìn)行了分析，得到了與連續(xù)時(shí)間雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)十分類似的一些性質(zhì)。然后根據(jù)離散時(shí)間雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了