基于Lü系統(tǒng)的微弱信號檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于Lü系統(tǒng)的微弱信號檢測方法，涉及信號檢測方法【技術(shù)領(lǐng)域】。所述方法包括以下步驟：將Lü系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置為a=36，b=3；確定參數(shù)c的值，其中c的取值是使Lü系統(tǒng)處于定點(diǎn)狀態(tài)的臨界值，c的取值通過方程來確定，將c的值由小到大調(diào)整，調(diào)整過程中觀察Lü系統(tǒng)輸出y與相空間的變化，將系統(tǒng)定點(diǎn)狀態(tài)的改變時(shí)的值作為c的值；利用確定參數(shù)后的Lü系統(tǒng)對微弱周期信號進(jìn)行監(jiān)測，如果相軌跡離開定點(diǎn)狀態(tài)，則判斷存在微弱周期信號。所述方法通過使用Lü系統(tǒng)，更易于進(jìn)行微弱信號的識別，可靠性更高。
【專利說明】基于LU系統(tǒng)的微弱信號檢測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及信號檢測方法【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于LU系統(tǒng)的微弱信號檢測 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，微弱信號進(jìn)行檢測的需求日益迫切，檢測微弱信號是發(fā)展 高新技術(shù)、極端條件下探索及發(fā)現(xiàn)新的自然規(guī)律的重要手段，對推動國民經(jīng)濟(jì)、國防建設(shè)和 環(huán)境保護(hù)問題等相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。微弱信號檢測在某種意義上說是一種專門 與噪聲斗爭的技術(shù)，即在強(qiáng)噪聲下對微弱信號快速、準(zhǔn)確、高靈敏度的采集和處理，是從噪 聲中提取有用信號的一門新興學(xué)科。
[0003] 微弱信號不僅意味著信號的幅度很小，而且主要指的是被噪聲淹沒的信號，微弱 是相對噪聲而言的，為了檢測被噪聲覆蓋的微弱信號，人們進(jìn)行了長期的研究工作，分析噪 聲產(chǎn)生的原因和規(guī)律，研究被測信號的特點(diǎn)，相關(guān)性以及噪聲的統(tǒng)計(jì)特性，以尋找出從噪聲 中檢測出有用信號的方法。微弱信號檢測技術(shù)的首要任務(wù)是提高信噪比，這就需要采用電 子學(xué)、信息論、計(jì)算機(jī)和物理學(xué)的方法，以便從強(qiáng)噪聲中檢測出有用信號，從而滿足現(xiàn)代科 學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)的需要，微弱信號檢測技術(shù)不同于一般的檢測技術(shù)，它注重的不是傳感 器的物理模型和傳感原理、相應(yīng)的信號轉(zhuǎn)換電路和儀表實(shí)現(xiàn)方法，而是如何抑制噪聲和提 高信噪比，因此可以說，微弱信號檢測是一門專門抑制噪聲的技術(shù)。
[0004] 對于各種微弱信號的測量，例如弱光、弱磁、弱聲、小位移、小電容、微流量、微壓 力、微振動、微溫差等，一般都是通過相應(yīng)的傳感器將其轉(zhuǎn)換為微電流或低電壓，再經(jīng)過放 大器放大，其幅值以期指示被測量的大小。但是由于被測量的信號很微弱，而傳感器的本 底噪聲、放大電路及測量儀器的固有噪聲以及外界的干擾噪聲往往比有用信號的幅度大得 多，放大被測信號的過程同時(shí)也放大了噪聲，而且必然還會附加一些額外的噪聲，例如放大 器的內(nèi)部固有噪聲和各種外部干擾的影響，因此只靠放大是不能把微弱信號檢測出來的， 只有在有效的抑制噪聲的條件下增大微弱信號的幅度，才能提取出有用信號。為了達(dá)到這 樣的目的，必須研究微弱信號檢測的理論和技術(shù)方法。
[0005] 混沌系統(tǒng)是非線性科學(xué)中最重要的成就之一，應(yīng)用前景極為廣闊，目前已用于控 制、通信、預(yù)測、信號檢測等領(lǐng)域。在微弱信號檢測領(lǐng)域，混沌系統(tǒng)具有一些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，國 內(nèi)外有關(guān)利用混沌系統(tǒng)進(jìn)行微弱信號檢測的方法主要是利用Duffing系統(tǒng)，根據(jù)Duffing系 統(tǒng)由混沌狀態(tài)到大尺度周期狀態(tài)的改變來判斷存在微弱信號，但是基于Duffing系統(tǒng)微弱 信號檢測狀態(tài)改變不好識別。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于LU系統(tǒng)的微弱信號檢測方法，所述 方法更易于進(jìn)行微弱信號的識別，可靠性更高。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種基于LU系統(tǒng)的微弱信號 檢測方法，其特征在于包括以下步驟： (1) 設(shè)置LU系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)a和b的值； (2) 通過上述設(shè)置好的兩個參數(shù)a和b的值，確定LU系統(tǒng)的參數(shù)c的值，然后將c的值 由小到大調(diào)整，調(diào)整過程中觀察LU系統(tǒng)輸出y的相空間的變化，將系統(tǒng)定點(diǎn)狀態(tài)的改變時(shí) 的值作為c的最終值； (3) 利用確定好參數(shù)a、b和c值后的LU系統(tǒng)進(jìn)行微弱周期信號檢測，將外部含噪聲的 信號輸入到LU系統(tǒng)中，觀察LU系統(tǒng)輸出y的狀態(tài)的變化，如果y的相軌跡離開定點(diǎn)狀態(tài)， 則輸入的信號中存在微弱周期信號。
[0008] 進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案在于：所述步驟（1)中系統(tǒng)參數(shù)a=36, b=3。
[0009] 采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：（1)微弱信號檢測方法非常直觀，通 過觀測系統(tǒng)輸出信號y的變化，可以非常直觀地對微弱信號進(jìn)行檢測。（2)微弱信號檢測實(shí) 施方便。（3)利用了 LU系統(tǒng)對微弱信號的敏感性。（4)同時(shí)根據(jù)系統(tǒng)y輸出和相空間判斷 Lu系統(tǒng)狀態(tài)的改變，檢測可靠性更高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0011] 圖1為用于確定參數(shù)c取值的LU系統(tǒng)框圖； 圖2為LU系統(tǒng)為定點(diǎn)狀態(tài)臨界值時(shí)y的輸出波形圖； 圖3為LU系統(tǒng)為定點(diǎn)狀態(tài)臨界值時(shí)的相圖； 圖4為LU系統(tǒng)為離開定點(diǎn)狀態(tài)時(shí)y的輸出波形圖； 圖5為LU系統(tǒng)離開定點(diǎn)狀態(tài)時(shí)的相圖； 圖6為用于微弱信號檢測的LU系統(tǒng)框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012] 下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于 本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0013] 在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以 采用其他不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的 情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
[0014] LU系統(tǒng)方程為：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于LU系統(tǒng)的微弱信號檢測方法，其特征在于包括以下步驟： (1) 設(shè)置LU系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)a和b的值； (2) 通過上述設(shè)置好的兩個參數(shù)a和b的值，確定LU系統(tǒng)的參數(shù)c的值，然后將c的值 由小到大調(diào)整，調(diào)整過程中觀察LU系統(tǒng)輸出y的相空間的變化，將系統(tǒng)定點(diǎn)狀態(tài)的改變時(shí) 的值作為c的最終值； (3) 利用確定好參數(shù)a、b和c值后的LU系統(tǒng)進(jìn)行微弱周期信號檢測，將外部含噪聲的 信號輸入到LU系統(tǒng)中，觀察LU系統(tǒng)輸出y的狀態(tài)的變化，如果y的相軌跡離開定點(diǎn)狀態(tài)， 則輸入的信號中存在微弱周期信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LU系統(tǒng)的微弱信號檢測方法，其特征在于：所述步驟 (1)中系統(tǒng)參數(shù)a=36, b=3。
【文檔編號】G06N7/08GK104268630SQ201410506848
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】楊紹普, 趙志宏, 封全保, 劉永強(qiáng), 馬新娜, 張建超 申請人:石家莊鐵道大學(xué)