[发明专利]一种基于自适应随机共振的参数搜索范围确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及微弱信号检测技术领域，具体涉及一种基于自适应随机共振的参数搜索范围确定方法。

背景技术

自从1981年BenZi等研究古气象冰川问题提出随机共振概念以来，随机共振现象受到了广泛的关注。随机共振现象是一种非线性现象，它在一定条件下，将部分噪声能量转移到信号上，在降低噪声的同时能够使淹没于噪声中的弱信号得到共振加强，极大地提高输出的信噪比，从而实现从强噪声环境下检测微弱信号的目的。

自适应随机共振算法可根据不同的待检测信号，自动调节系统参数以诱导共振，从而实现微弱信号的检测，给工程实际应用带来一定的方便。但是在自适应获调节系统参数时，均需要根据先验信息或经验预先设定系统参数的搜索范围和搜索步长，再在确定的搜索范围内自适应获得最优共振系统参数。系统参数的搜索范围设置过大会导致自适应算法计算效率低下，搜索范围过小则有可能漏掉最优解，导致无法成功的诱导共振，而仅根据经验或先验信息，很难设置一个合适的参数搜索范围。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是传统自适应随机共振只能依赖经验来预设参数搜索范围的问题，提供一种基于自适应随机共振的参数搜索范围确定方法，其不但有效降低了算法复杂度，而且提高了诱导随机共振的成功率。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于自适应随机共振的参数搜索范围确定方法，包括如下步骤：

步骤1：根据随机共振系统输出稳定需要确定随机共振系统的第一参数a的上限a_max；即

a_max＝1/h

式中，h为数值计算步长；

步骤2：根据随机共振系统共振需要确定随机共振系统的第一参数a的下限a_min；即

amin=22πf0]]>

式中，f₀为载波频率；

步骤3：根据步骤2所确定的随机共振系统第一参数a的下限a_min，确定随机共振系统的第二参数b的下限b_min；即

b_min＝ea_min²/2D

式中，D＝σ²h/2为噪声强度，σ²为噪声方差，h为数值计算步长；e为自然常数；a_min为第一参数a的下限a_min；

步骤4：把混合信号送入到随机共振系统中，计算该随机共振系统输出的功率谱，并以固定步长为变化间隔不断地增大随机共振系统第二参数b直至功率谱发散；此时将功率谱发散的前一步所对应的随机共振系统第二参数b即为确定的随机共振系统的参数b的上限b_max；

步骤5：将步骤1-2所确定的随机共振系统的第一参数a的范围[a_min，a_max]和步骤3-4所确定的随机共振系统的第二参数b的范围[b_min，b_max]作为搜索范围送入后续自适应随机共振检频过程中。

所述步骤4包括初步确定随机共振系统的参数b的上限b_max的过程和精确确定随机共振系统的参数b的上限b_max的过程；即

步骤4-1：初步确定b_max，即把混合信号送入到随机共振系统中，计算该随机共振系统输出的初调功率谱，并以设定的第二参数b的初值b₀为基础，设定的初调固定步长Δ为变化间隔，不断增大随机共振系统第二参数b直至初调功率谱发散；此时将初调功率谱发散的前一步所对应的随机共振系统第二参数b即为初步确定的随机共振系统的参数b的上限b_max；