[发明专利]基于遗传算法和频率调制的随机共振微弱信号检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种随机共振微弱信号检测方法，特别是涉及一种基于遗传算 法和频率调制的随机共振微弱信号检测方法，属于微弱信号检测与处理领域。

背景技术

实际工程中的微弱信号检测一直是国内外学者的研究热点，传统信号处理 方法主要是滤除或抑制噪声干扰，但同时也会损坏有用信号，导致检测性能下 降。

随机共振作为非线性学科的一个重要分支，其利用噪声能量增强信号的优 势，为信号检测领域开辟了一条新道路。随机共振描述了当输入信号、噪声、 非线性系统产生某种协同效应时，部分噪声能量转化为信号能量，输出信噪比 大幅度增加的现象，从而达到从背景噪声中提取微弱信号的目的。

然而，现有随机共振只适用低频信号检测，利用随机共振检测高频信号的 传统方法是将特征信号进行尺度变换，从而与原有驱动信号频率相匹配，达到 检测任意频率特征信号的目的；这种变尺度方法虽然扩展了系统检测参数范 围，但它要求尺度变换的频率匹配要有一定的精度，其操作困难。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种基于遗传算法 和频率调制的随机共振微弱信号检测方法，能从强噪声背景中检测并提取微弱 信号，操作容易，检测高效，能够实现未知大频率下的微弱信号检测，并可拓 宽随机共振的应用范围。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于遗传算法和频率调制的随机共振微弱信号检测方法，包括以下步 骤：

1)将待测信号和背景噪声混合后的混合背景信号作为被测信号；

2)引入控制频率作为调制信号，对被测信号进行频率调制；

3)将频率调制后的信号频率载入随机共振系统，设置系统初始状态参数 并编码产生初始种群；

4)根据适应度函数采用遗传算法计算适应度，自适应选取输出信噪比最 大时控制频率中调制频率的值；

5)对遗传算法的迭代步数进行是否满足终止条件的判断；

若是，则对调制频率进行解码，输出自适应选取的调制频率的值作用于随 机共振系统，还原出待测信号中的原始频率；

若否，则依次进行选择操作、交叉操作和变异操作，直至迭代步数满足终 止条件为止，根据寻优到的调制频率的值作用于随机共振系统，还原出待测信 号中的原始频率。

本发明进一步设置为：所述控制频率为c(t)＝cos(2πf_ct)，其中，f_c为调制频 率。

本发明进一步设置为：所述随机共振系统为Duffing振子随机共振系统。

本发明进一步设置为：所述Duffing振子随机共振系统的模型方程式表示 为式(1)，

x··+kx·-ax+bx3=sn(t)---(1)]]>

将式(1)写成系统方程形式，变换为式(2)：