[发明专利]基于变频的双稳态最优随机共振单频微弱信号检测方法

摘要

一种信号处理技术领域的基于变频的双稳态最优随机共振单频微弱信号检测方法，包括以下步骤：将单频接收信号r(t)与本地信号cos(ωst+2πΔf·t)相乘进行变频；将变频后的接收信号r(t)cos(ωst+2πΔf·t)和本地产生的零均值单位功率共振高斯白噪声nSR(t)进行加权求和；将加权和信号[k1r(t)cos(ωst+2πΔf·t)+k2nSR(t)]输入至一个双稳态随机共振系统中，得到该双稳态随机共振系统在频率Δf处的输出信噪比SNRo；对加权系数进行最大似然优化，得到最优加权系数；将最优加权系数带入双稳态随机共振系统中，得到系统的状态变量输出序列，再将该输出序列输入能量检测器中，得到输出信号的能量；当输出信号的能量大于设定的能量阈值时，判定待检测信号存在。本发明运算复杂度低，鲁棒性好，且检测的准确率高，可行性和实用性强。

主权项

一种基于变频的双稳态最优随机共振单频微弱信号检测方法，其特征在于，包括如下具体步骤：第一步，将目标角频率为ωs的且有加性噪声的单频接收信号r(t)与本地信号cos(ωst+2πΔf·t)相乘进行变频，得到变频后的接收信号r(t)cos(ωst+2πΔf·t)，其中：r(t)＝Acosωst+n(t)，A为单频接收信号r(t)的振幅，n(t)为加性噪声，ωs为单频接收信号r(t)的角频率，Δf为设定的频率偏值；第二步，将变频后的接收信号r(t)cos(2ωst+2πΔf·t)和本地产生的零均值单位功率共振高斯白噪声nSR(t)进行加权求和，得到加权和信号[k1r(t)cos(ωst+2πΔf·t)+k2nSR(t)]，其中：nSR(t)为均值为0、方差为1的高斯白噪声，k1为信号r(t)cos(ωst+2πΔf·t)的加权系数，k2为信号nSR(t)的加权系数；第三步，将加权和信号[k1r(t)cos(ωst+2πΔf·t)+k2nSR(t)]输入至一个双稳态随机共振系统中，得到该双稳态随机共振系统在频率Δf处的输出信噪比SNRo；第四步，根据双稳态随机共振系统在频率Δf处的输出信噪比SNRo对加权系数k1和k2进行最大似然优化，得到最优加权系数k1(opt)和k2(opt)，使得双稳态随机共振系统输出信号的信噪比在最优加权系数k1(opt)和k2(opt)下达到最大；第五步，将最优加权系数k1(opt)和k2(opt)带入双稳态随机共振系统中，从而得到双稳态随机共振系统的状态变量输出序列{x(1)，x(2)，...，x(N)}，再将该输出序列输入能量检测器中，得到输出信号的能量Tx；第六步，当输出信号的能量Tx大于设定的能量阈值λ时，判定待检测信号存在；否则，判定待检测信号不存在。