基于强耦合Duffing振子的微弱脉冲 信号检测与参数估计

曹保锋; 李鹏; 李小强; 张雪芹; 宁王师; 梁睿; 李欣; 胡淼; 郑毅

doi:10.7498/aps.68.20181856

物理学报

基于强耦合Duffing振子的微弱脉冲信号检测与参数估计

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曹保锋, 李鹏, 李小强, 张雪芹, 宁王师, 梁睿, 李欣, 胡淼, 郑毅. 2019: 基于强耦合Duffing振子的微弱脉冲信号检测与参数估计, 物理学报, 68(8): 26-36. doi: 10.7498/aps.68.20181856

引用本文:

Cao Bao-Feng, Li Peng, Li Xiao-Qiang, Zhang Xue-Qin, Ning Wang-Shi, Liang Rui, Li Xin, Hu Miao, Zheng Yi. 2019: Detection and parameter estimation of weak pulse signal based on strongly coupled Duffing oscillators, Acta Physica Sinica, 68(8): 26-36. doi: 10.7498/aps.68.20181856

Citation:

Cao Bao-Feng, Li Peng, Li Xiao-Qiang, Zhang Xue-Qin, Ning Wang-Shi, Liang Rui, Li Xin, Hu Miao, Zheng Yi. 2019: Detection and parameter estimation of weak pulse signal based on strongly coupled Duffing oscillators, Acta Physica Sinica, 68(8): 26-36. doi: 10.7498/aps.68.20181856

基于强耦合Duffing振子的微弱脉冲信号检测与参数估计

防化研究院, 国民核生化灾害防护国家重点实验室, 北京 102205
杭州电子科技大学通信工程学院,杭州,310018

Detection and parameter estimation of weak pulse signal based on strongly coupled Duffing oscillators

摘要: 耦合Duffing振子在检测强噪声中的微弱脉冲信号时具有可检测信噪比低等优点,但目前检测模型还存在系统性能与初始状态有关、只能工作在倍周期分岔状态等缺陷.为此本文构建了一种能克服上述缺点的新的微弱脉冲信号检测模型,通过对两个Duffing振子同时施加较大的恢复力和阻尼力耦合,可使振子间产生广义的"阱内失同步"现象,基于这种现象可实现微弱脉冲信号的检测与恢复.以信噪比改善和波形相似度为衡量指标,研究了周期策动力幅值与周期、耦合系数、计算步长、阻尼系数等参量对模型信号检测与波形恢复效果的影响.对方波、双指数脉冲和高斯导数脉冲进行检测和恢复的实验结果表明,本文所构建的模型能够在较低信噪比条件下有效地检测并恢复出高斯白噪声背景中的微弱脉冲信号,进而改善了现有的Duffing振子对非周期脉冲信号的检测能力并扩展了其应用领域.
- 微弱脉冲信号 /
- 强耦合Duffing振子 /
- 信号检测 /
- 参数估计

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基于强耦合Duffing振子的微弱脉冲信号检测与参数估计

防化研究院, 国民核生化灾害防护国家重点实验室, 北京 102205
杭州电子科技大学通信工程学院,杭州,310018

关键词:

摘要: 耦合Duffing振子在检测强噪声中的微弱脉冲信号时具有可检测信噪比低等优点,但目前检测模型还存在系统性能与初始状态有关、只能工作在倍周期分岔状态等缺陷.为此本文构建了一种能克服上述缺点的新的微弱脉冲信号检测模型,通过对两个Duffing振子同时施加较大的恢复力和阻尼力耦合,可使振子间产生广义的"阱内失同步"现象,基于这种现象可实现微弱脉冲信号的检测与恢复.以信噪比改善和波形相似度为衡量指标,研究了周期策动力幅值与周期、耦合系数、计算步长、阻尼系数等参量对模型信号检测与波形恢复效果的影响.对方波、双指数脉冲和高斯导数脉冲进行检测和恢复的实验结果表明,本文所构建的模型能够在较低信噪比条件下有效地检测并恢复出高斯白噪声背景中的微弱脉冲信号,进而改善了现有的Duffing振子对非周期脉冲信号的检测能力并扩展了其应用领域.