双模三维索引调制差分混沌移位键控系统的设计及性能分析

针对传统差分混沌移位键控系统速率低、误码性能差的问题,提出了一种双模三维索引调制差分混沌移位键控系统。该系统利用时隙、正交码和顺序索引,在选中与未选中的时隙上均传输信息比特。在接收端,通过采用降噪技术,减小了噪声的方差,提升了系统误码性能。推导了在加性白高斯噪声信道和多径瑞利衰落信道下的比特差错率公式。仿真结果显示,与相似的混沌键控系统相比,所提系统具备更高的数据速率和更为优越的误码性能。

基于双输入信号驱动的耦合分段对称三稳随机共振的轴承故障检测

为解决传统双输入信号驱动的二维三稳随机共振系统(two-dimensional tri-stable stochastic resonance system driven by dual-input signals, DTDTSR)所存在的输出饱和和信号放大差等问题,独创性地提出了一种全新的系统:双输入信号驱动的耦合分段对称三稳态随机共振系统(coupled piecewise symmetric tri-stable stochastic resonance system driven by dual-input signals, DCPSTSR)。首先深入研究系统输出饱和性的问题,为系统性能的优化提供了关键理论基础。其次,在绝热近似理论的框架下,推导了系统的输出谱放大函数(spectral amplification, SA)。详尽分析了系统参数对其的影响,为更深层次的理解提供了理论支持。进一步,通过数值模拟对DCPSTSR、耦合分段对称三稳态随机共振系统(coupled piecewise symmetric tri-stable stochastic resonance system, CPSTSR)和DTDTSR系统进行了全面比较,结果明确指出DCPSTSR系统在输出谱放大函数方面显著优越于其他系统。最后,通过遗传算法对系统参数进行了精密优化,并将其成功应用于轴承故障检测。实验结果验证了DCPSTSR系统在性能上的卓越表现,为未来理论研究和工程应用提供了有力的理论支持和可行性验证。这一设计以及其在轴承故障检测方面的成功应用,为共振系统领域的进一步研究和实际应用提供了新的方向和范例,具有重要的科学和工程价值。

高斯势分段双稳随机共振在不同噪声下的轴承故障诊断

为解决经典双稳随机共振(classical bistable stochastic resonance, CBSR)在强噪声下输出信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)较低问题,将非饱和分段双稳随机共振(unsaturated piecewise bistable stochastic resonance, UPBSR)与高斯势(gaussian potential, GP)随机共振结合得到一种高斯势分段双稳随机共振(Gaussian potential piecewise bistable stochastic resonance, GPPBSR)。首先,将GPPBSR与CBSR、UPBSR的势函数分析对比;其次,以SNR和平均信噪比增益(mean signal-to-noise ratio increase, MSNRI)为衡量指标,分别在高斯白噪声和色噪声背景下通过遗传算法参数寻优得到SNR和MSNRI随系统参数的变化规律,其结果表明在两种噪声背景下,GPPBSR系统的SNR和MSNRI均优于UPBSR,抗噪性能更好;最后,为验证在不同场景下GPPBSR系统轴承故障诊断的实用性,将UPBSR和GPPBSR系统应用于6205-2RS JEM SKF和HRB 6205-2Z两种型号的轴承故障诊断中。仿真结果表明,GPPBSR系统在两种噪声背景下的故障信号诊断均是可行的,且比CBSR和UPBSR的性能更优越。

多用户多级降噪相关延迟移位键控通信系统

提出了一种多用户多级降噪相关延迟移位键控(multi-user multi-level noise reduction correlation delay shift keying, MUM-NR-CDSK)通信系统.该系统将各个用户的多进制信息映射为不同传输系数,再通过不同载波携带经过Walsh码调制后的信息承载信号.在接收端加入滑动平均滤波器降低系统误码率,解决了多用户多进制调频差分混沌移位键控(MAMA-FM-DCSK)通信系统采用多电平方式传输多进制信息时存在的系统误码率较高及传输效率低等问题.仿真结果表明,与其他系统相比,MUM-NR-CDSK系统传输速率提高了8倍,误码性能提升了近9 dB,因此在实际应用中具有更大的价值.

基于幂函数型双稳随机共振的故障信号检测方法

在实际的故障诊断中,有用信号经常淹没在噪声中,特征信息提取非常困难。为了提取强噪声背景中的微弱信号,将幂函数型单势阱模型与Gaussian Potential模型相结合提出一种新型的双稳随机共振系统,称为幂函数型双稳随机共振系统。首先,以平均信噪比增益为衡量指标,提出一种寻找最优系统参数组合的算法,使微弱信号、噪声及系统产生最佳的共振效果;然后,基于幂函数型双稳随机共振系统对Levy噪声背景下的仿真信号进行检测;最后提出一种基于小波变换和幂函数型双稳随机共振的微弱信号检测方法并应用于轴承故障信号检测中。仿真实验表明,幂函数型双稳随机共振模型在故障信号检测中是有效和可靠的。

Levy噪声中EMD降噪的随机共振研究

经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)降低噪声的同时也削弱信号能量,并会产生虚假信号,导致信号检测存在缺陷,针对这一问题,提出Levy噪声环境下经验模态分解随机共振检测方法。通过将含噪信号进行EMD分解,对分解后信号进行叠加取平均二次采样等处理方法,使其满足随机共振要求,利用自适应算法优化系统参数,进而使处理后信号能够在双稳系统中产生随机共振,达到精确检测的目的。理论分析及实验证明在Levy噪声下,此方法能实现同一特征指数下单频信号与多频信号检测,实验表明在单频信号信噪比为-28 dB情况下能有14 dB的提高,特征指数为1.8下多频信号5 Hz频谱幅值从311.8增加到724,10 Hz频谱幅值由138.9增加到143.2。此方法对在复杂噪声环境中降低剩余噪声能量同时,提高信号能量,减少虚假信号,相对于仅仅进行EMD分解无法判断信号成分,能更好的达到检测效果。

Levy噪声下新型势函数的随机共振特性分析及轴承故障检测

针对经典双稳随机共振(Classical Bistablestochastic Resonance,CBSR)系统的输出饱和性问题,构建了一种新型的分段非线性双稳随机共振(Piecewise Nonlinear Bistable Stochastic Resonance,PNBSR)系统,用所提的PNBSR系统在理论上和CBSR系统作了对比;然后以平均信噪比增益(MSNRI)为衡量指标,用量子粒子群算法进行参数寻优,深入的探究了在Levy噪声不同特征指数与对称参数情况下,PNBSR系统参数l,c,a,b和Levy噪声强度放大系数D对共振输出的规律。研究表明:相对于CBSR系统的输出信噪比,PNBSR系统的输出信噪比有4dB的提高;并且发现在不同的Levy噪声分布作用下,通过调节系统参数l,c,a,b和噪声强度系数D均可诱导随机共振,且系统较好的随机共振区间不随α或β变化;最后将PNBSR系统应用于轴承故障检测,效果明显优于CBSR系统。

短参考多用户差分混沌移位键控通信系统性能分析

短参考差分混沌移位键控(SR-DCSK)系统主要的缺陷是数据传输速率较低。为此,该文提出一种短参考多用户差分混沌移位键控(SR-MUDCSK)通信方案。利用Walsh码的正交性传输多个用户的信息,有效提高了数据传输速率。在AWGN和多径Rayleigh衰落信道环境下,对其误码性能进行了理论分析,并进行了实验仿真。结果表明:该系统在传输速率方面有较大提升,且能量效率也得到了显著改善,因此其具有重要应用价值。

分段线性非对称系统在故障检测中的研究

随机共振具有能够提取轴承故障特征频率和将噪声能量转为信号能量的优点。针对对称分段线性模型性能不够理想的问题,提出了一种非对称分段线性随机共振系统模型,并采用遗传算法对模型参数进行优化选取。在假定模型具有两个稳态的情况下,对该模型进行了解析关系分析与输出信噪比(SNR)的公式推导。同时在模型的公式分析与数值仿真两方面与对称双稳态分段线性随机共振系统进行对比分析,证明该系统的优越性。而后将该模型应用于轴承故障检测当中,采用自适应遗传算法对系统各参数进行协同寻优,对称系统内外圈故障信号检测中故障频率处的幅度值分别为50.79与13.03,非对称系统为391.8与189.3。结果显示该模型具有优良的检测效果,证明该模型在故障检测当中具有巨大潜力。

一种保密通信系统的研究

基于混沌同步的保密通信方式相比传统保密通信方式有很大的优势,发展前景光明。通常混沌同步保密通信方式用混沌掩盖来实现,需要两个信道,其中一个信道传输混沌同步信号使系统保持同步,另一路则传输用混沌信号掩盖后的保密信息。在频谱资源日益紧张的情况下,由于这种通信方式对于信道资源的利用率相对较低,因此经济效益较差。本文提出了一个新的系统,用一个信道轮动传输信息和同步信号,对系统进行了详细分析,重点研究了系统传输的时隙分配并给出了仿真验证,证明了该系统能极大地提高信道利用率,同时对该系统的实际应用作了详细分析。

IFN-γ和L-NNA对感染旋毛虫沙鼠血清和小肠的影响

目的 探讨IFN -γ和L -NNA对感染旋毛虫沙鼠血清和小肠NO水平的影响及其对小肠组织病理变化的影响。方法 (1)给予不同浓度的IFN -γ或L -NNA作用于正常和感染旋毛虫后不同时期的沙鼠 ,测定血清和小肠NO生成量。 (2 )观察小肠组织病理变化。结果 (1)在各期沙鼠血清和小肠中 ,IFN -γ表现为促进NO合成。 (2 )L -NNA表现出不同的影响。它抑制感染鼠血清NO生成 ,却促进正常鼠血清NO合成。在沙鼠小肠 ,L -NNA降低正常鼠及感染后 4 0d组NO水平 ,却促进感染后 7d、2 5d组NO的合成。 (3)小肠病理变化 :在给予IFN -γ或L -NNA组 ,药物低剂量组与未用药组相比无明显改变。高剂量组 ,可见肠组织破坏更严重 ,两种药物之间病变程度无明显差别。结论 (1)IFN -γ能促进血清和小肠NO合成。 (2 )L -NNA对感染后不同时期沙鼠血清和小肠的NO合成有抑制或促进作用。 (3)过高的NO产量能使小肠组织的炎症病变加重。

Levy噪声驱动下的三稳态随机共振特性分析

将Levy噪声与三稳态随机共振系统相结合,以平均信噪比增益为衡量指标,针对Levy噪声驱动下的三稳态系统的随机共振特性进行深入研究。探究了当Levy噪声特征指数与对称参数取不同值时,三稳态系统参数w,a和b,Levy噪声强度放大系数D对系统共振输出的影响。研究结果表明,在不同Levy噪声分布作用下,通过调节系统参数均可诱导随机共振,并且产生随机共振的参数区间大致相同;另外,调节噪声强度放大系数同样使系统产生随机共振。本研究结果为Levy噪声环境下参数诱导的三稳态随机共振现象系统参数的合理选取提供了依据。

时延反馈EVG系统随机共振特性研究及轴承故障诊断

随机共振是应用在微弱信号检测中的一种重要的技术,以微弱周期信号和加性高斯白噪声驱动的时延反馈生态植被生长(EVG)系统为模型,对其展开了详细的随机共振现象分析,并将其应用到微弱信号检测和轴承故障诊断中。首先,利用福柯普朗克方程推算出等效势函数以进一步得到系统信噪比的表达式,然后通过曲线图具体分析不同的系统参数对势函数和信噪比的影响。研究结果表明,通过调节系统参数、信号幅值、噪声强度均可诱导时延反馈EVG系统产生随机共振现象。最后,通过调节参数利用时延反馈EVG系统随机共振方法成功检测到微弱信号目标频率f=0. 01 Hz幅值为2 978,且在轴承内、外圈故障特征频率处检测出明显的峰值。

正交多载波降噪差分混沌键控通信系统

为解决多载波差分混沌移位键控(MC-DCSK)系统传输速率低和误码性能差的缺点,该文提出一种正交多载波降噪差分混沌移位键控(QMC-NR-DCSK)系统。在发送端,预定义载波用于发送参考信号,剩余M-1个不同中心频率的载波及其经正交调制技术后得到的频率相同但相位正交的载波都用于传输信息信号,此外,通过进一步引入Hilbert变换,将系统的频带利用率和传输速率提升为MC-DCSK系统的4倍。在接收端引入滑动平均滤波器的降噪操作降低了噪声的方差,从而改善了系统误码性能。推导了QMC-NR-DCSK系统在加性高斯白噪声(AWGN)信道和多径瑞利衰落(RFC)信道下的比特误码率公式并进行了仿真。仿真结果和理论分析表明:QMCNR-DCSK系统能有效提升传输速率、带宽效率和误码性能,为该系统应用于多载波无线通信提供理论参考。

一种基于DCSK的数字保密通信系统

传统的基于混沌键控(CSK)保密通信需要在收发两端建立混沌同步系统,而混沌信号由于对初值的极端敏感性而极难达到同步,所以这种方式难以用于实际。针对这个问题,提出了一个新的差分混沌键控(DCSK)系统,此系统收发端不需混沌同步。深入研究了差分混沌键控(DCSK)调制的性能,并且和二相相移动键控(BPSK)调制进行了比较。最后给出了一个DCSK调制在图像传输中的新应用。

分段非对称随机共振系统微弱信号检测

作为一种重要的信号处理方法,随机共振(SR)能够利用噪声能量增强微弱信号,有效降低噪声信号对特征提取的影响。针对分段对称系统模型随机共振幅值增益不够明显及噪声利用率较低等不足,提出一种分段非线性系统模型。该系统参数独立,易于调节,可通过调节参数诱导最佳随机共振。在双稳态模型下,推导了克莱默斯(Kramers)逃逸率和输出信噪比,同时在模型公式仿真和数值仿真两方面与分段对称系统进行对比分析,用于说明该方法的有效性。结果表明该方法能够有效地提取特征频率,具有良好的放大性能和抗噪声能力。最后将系统应用于不同型号的轴承故障检测,并用自适应智能算法最优化系统参数。结果显示,非对称系统的输出幅值分别为对称系统的8倍,3倍和6倍。数据表明,非对称系统能更有效地实现微弱特征检测与早期故障诊断。该研究进一步对系统在实际工程应用提供了理论指导与依据。

基于幂函数型随机共振的微弱信号恢复

针对微弱信号淹没在强噪声中难以恢复的问题,提出幂函数恢复系统实现信号还原.采用互相关系数为测量指标,研究不同参数、噪声强度以及信号幅度对恢复性能的影响.并利用粒子群算法寻优参数,在采样点数较少情况下,实现单频、多频正弦信号以及单脉冲信号的恢复,结果表明理论分析与实际仿真结果一致,证明所提幂函数恢复系统有效可行,恢复效果理想.

正交多用户短参考差分混沌移位键控通信系统性能分析

针对差分混沌移位键控系统传输速率和能量效率低的缺点,该文提出一种正交多用户短参考差分混沌移位键控(OMU-SR-DCSK)通信系统。系统将参考信号长度缩短为每个信息承载信号长度的1/P,并在参考时隙后增加了两路连续的信息时隙,每个信息时隙内,N个用户信息在Walsh码正交特性作用下同时传输,利用Walsh码的正交特性可完全消除用户间干扰,从而改善系统误码性能。推导了OMU-SR-DCSK在加性高斯白噪声(AWGN)信道和Rayleigh衰落信道下的理论比特误码率(BER)公式并进行了仿真。仿真结果和理论推导的吻合证明了理论推导的正确性,从而为OMU-SR-DCSK应用于多用户串行传输系统提供了理论依据。

无信号间干扰的相关延迟-差分混沌移位键控混沌通信方案

现有的差分混沌移位键控(DCSK)通信系统主要的缺陷是传输速率较低,为此提出了一种无信号间干扰的相关延迟差分混沌移位键控(CD-DCSK)通信方案。在发送端,由正交信号发生器产生两路正交混沌信号,并经符号函数归一化以保持发送信号的能量恒定,然后,这两路混沌信号与其延迟不同时间间隔后的混沌信号分别调制1 bit数据信息形成一帧发送信号。在解调端,采用相关解调提取数据信息,通过检测相关器输出结果的符号恢复信息比特。利用高斯近似(GA)法分析了系统在加性高斯白噪声(AWGN)信道下的理论误码率(BER)性能,并与经典的混沌通信系统进行了比较。分析及实验结果表明:与DCSK系统相比,无信号间干扰的CD-DCSK系统的传输速率提升了50个百分点,且其误码性能优于相关延迟移位键控(CDSK)系统。

感应卡门禁系统的研究与实现

从门禁技术的发展出发,介绍了感应卡的优点及其动作原理。在此基础之上,详细介绍了所开发系统的工作原理、主要流程、主要软硬件配置和系统的安全性。实践证明,该系统安全可靠,操作方便快捷。