基于双耦合高阶Duffing振子系统的弱信号检测

针对较强噪声背景下传统的弱信号检测方法存在的问题,提出了一种新颖的基于高阶Duffing振子的弱信号检测方法。阐述了其根据相图变化进行弱信号检测的工作原理,同时也对系统的抗噪性能进行了研究。构建了双耦合高阶Duffing振子系统,实现了对任意未知频率信号的检测,改善了系统的抗噪性。仿真实验证实了提出的方法能够更好地检测强噪声环境下的弱信号,对噪声具有更好的抑制作用,因此构建的振子用于实际微弱信号的检测具有可行性。

基于Duffing振子的伪码调相线性调频复合调制引信干扰设计

针对现代战场伪码调相与线性调频(LFM)复合调制引信干扰技术的迫切需求,在研究伪码调相与线性调频复合调制引信信号激励的Duffing振子输出信号特性的基础上,提出了基于Duffing振子阵列同步性和频率变化关系特性的复合调制引信参数估计方法,并在参数估计的基础上进一步提出了复合调制引信干扰波形的设计方案。在仿真与实验分析中,将基于Duffing振子的参数估计方法与典型复合调制引信信号参数估计方法进行对比,分析了基于所提参数估计方法重构出的干扰信号对复合调制引信的作用效果,并与传统欺骗式干扰方法进行半实物实验对比和验证。仿真与实验结果表明:所提参数估计方法在-35 dB信噪比(SNR)下能得到较高精度的参数估计结果,且重构出的引信干扰信号在-20 dB信噪比下优于其他传统的欺骗式干扰信号。

基于Duffing振子的铁路轨道移频信号测量系统设计

铁路轨道作为移频信号的传输载体,其对于信号对象传输轨迹疏密度的辨别能力,决定了轨道体系对移频信号的测量准确性;为实现对信号对象传输频率的准确辨别,设计基于Duffing振子的铁路轨道移频信号测量系统;将电源模块输出的电量信号,按需分配至STM32F103微处理器、移频信号辨别模块与DSP测量单元之中,完善各级应用部件之间的连接关系,实现铁路轨道移频信号测量系统的硬件方案设计;确定移频信号的Duffing振子描述条件,针对其定义形式,构造移频信号的相空间,完成对铁路轨道移频信号的提取;求解铁路轨道的Lyapunov指数,并构建移频信号的Duffing方程,确定混沌测量参数的取值范围,实现对铁路轨道移频信号的测量,联合各级应用部件,完成基于Duffing振子的铁路轨道移频信号测量系统设计;实验结果表明,上述系统测量所得信号传输轨迹疏密度与真实轨迹疏密度相似度较高,并且测量结果准确率最高值达到了84%左右,说明其能够实现对铁路轨道移频信号的准确测量。

基于Duffing振子与传统方法结合的导波检测方法研究

超声导波无损检测技术因其检测耗时少、检测范围广等优点,近年来已经成为长距离管线检测领域的一项重要技术。为进一步提高识别精度,提出了利用传统的互相关、小波变换等理论与Duffing振子系统相混合的检测新方法。即将采集信号先利用互相关、小波变换进行预处理,然后输入Duffing系统进行检测。数值仿真结果表明,基于传统方法与Duffing振子结合的混合测量方法,可使检测信噪比下降至-38.4 dB,低于单独使用Duffing振子检测时的检测结果-23.9 dB,极大地提高了缺陷检测精度和灵敏度。研究结果对于实际工程中延长超声导波的检测范围,提高小缺陷的检测灵敏度具有重要意义。

基于VMD和Duffing振子算法的配电网差动保护

配电网经消弧线圈接地,发生单相接地故障时,存在着故障特征弱、不明显的特点,很难准确找到故障线路,近年来随着通信等相关技术的发展,差动保护成本不断降低,使得配网差动保护的实现成为可能。提出变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)和Duffing振子系统相结合的选线方法,VMD获取暂态零序电流的高频分量,将线路两侧高频零序电流相位差加入Duffing系统中,通过分析线路两侧高频分量相位差和Duffing系统状态的联系,构造了基于动态时间弯曲(dynamic time warping,DTW)描述系统状态变化的区内区外故障判据,实现故障准确定位,最后通过数值仿真证明该选线方法在不同过渡电阻、有分布式电源等情况下能够快速、准确定位线路上发生单相接地故障的区段,验证了该方法的有效性。所提故障区段定位算法可以有效提取故障特征,提高了保护的可靠性和选线的准确率。

基于Duffing混沌振子的长壁采煤机链轮摆线齿廓生成方法

长壁采煤技术的链轮摆线齿廓对采煤效率和安全至关重要,但其生成过程受开采不确定性影响,特征选择和提取难度大,难以满足高效安全采煤需求。因此,本文提出基于Duffing混沌振子的长壁采煤机链轮摆线齿廓生成方法。利用反转法建立摆线齿廓方程,推导摆线齿廓结构参数;结合实际啮合状态与应用原理,采用展成法对应切齿过程,修正链轮摆线齿廓几何参数;基于Duffing混沌振子构建动力学模型,在非线性周期驱动下描述齿廓几何参数变化过程,生成长壁采煤机链轮摆线齿廓。实验结果表明:在给定设计参数下,研究方法的径向位移、轴向位移,以及法向偏角均与理论值的偏差小,满足周向侧隙和齿廓间隙要求,能够保证采煤机链轮应用过程中的啮合状态和使用寿命。

基于Duffing振子信号检测的户变关系识别方法

针对传统特征电流识别法在接收识别精度上的局限,该文提出了一种基于Duffing振子的特征电流信号检测方法。该方法利用Duffing振子系统对初值的敏感性和良好的抗噪声特性,通过观察或监测系统相轨迹变化定性分析Duffing振子系统的临界状态。融合终端发起拓扑识别命令,出线监测单元产生和发送特征电流信号,并将提取的待测信号作为Duffing振子检测系统的输入。当待测信号中含有与Duffing振子系统同频率的分量时,通过定量计算系统临界阈值,实现对已知频率特征电流信号的检测。在仿真试验中,借由加入待测信号前后系统状态变量样本熵值的变化情况,精准判断Duffing振子系统的临界阈值的变化。仿真结果证明该方法可实现对指定频率特征电流信号的高效检测,显著提升了配电网户变关系识别的可靠性。

EMD及Duffing振子在小电流系统故障选线方法中的应用

针对小电流系统发生故障时,各线路零序电流的非平稳、非线性等复杂特性,给出一种基于经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)和Duffing振子检测的方法。EMD方法具有很好的自适应性,而Duffing振子系统对于与内驱动力同频的外界信号具有高度敏感性。首先对故障零序电流进行EMD分解,提取出第1个内禀模态函数作为故障零序电流特征量;然后提出特征量中的五次谐波分量,将其输入到Duffing振子中,通过系统相图变化来确定当前线路是否发生故障。对各条线路进行不同条件下故障模拟,仿真结果证明了该算法的可靠性。

Duffing振子微弱信号检测方法的统计特性研究

利用混沌振子可以检测极其微弱的信号，并且具有很多优点.本文根据随机微分方程理论，通过对噪声经过Duffing系统后统计特性的分析，确定了采用此方法检测的信噪改善比，从而为该方法的实际应用提供了指导并且，本文针对周期系数线性微分方程的特点。

Duffing振子的Lyapunov指数与Floquet指数研究

针对现有基于Duffing振子的信号检测与估计方法在确定振子相变临界阈值和Floquet指数曲线的临界分岔处位置两方面所存在的问题,本文在更大范围上对Duffing振子的Lyapunov指数曲线进行了研究,提出了振子相变临界阈值的改进判定方法和利用Lyapunov指数曲线来获得Floquet指数曲线临界分岔处的方法。理论分析和仿真结果表明,上述改进在不增加系统误报率的前提下,能有效降低系统的漏报率。

基于Duffing振子的微弱正弦信号检测方法研究

利用混沌振子系统的初值敏感性和对噪声的免疫力检测微弱正弦信号，可以获得很高的检测灵敏度和很好的抗噪性能。文中分析了待测正弦信号幅值和相位对混沌系统状态的影响。基于Duffing振子系统的相变特性，提出了检测微弱正弦信号幅值和相位的新方法，即：反相补偿幅值检测方法和三分对称相位检测方法，介绍了检测的原理和具体实现步骤；利用Duffing方程的位移X波形的包络特性，提出了适合于含噪声情况的混沌特性自动判别方法，以正确判别混沌系统的状态并应用于文中的信号检测方法之中。最后，将该方法和最大似然法进行了比较。数字仿真结果证明了文中所提方法的可行性和有效性。只需改变策动力的频率，该方法即可适用于检测各种频率的微弱正弦信号，对于扩大光传感器的测量范围、电力系统谐波分析等应用具有实用价值。

基于强耦合Duffing振子的微弱脉冲信号检测与参数估计

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.

基于Duffing振子的天然气管道泄漏检测方法

针对天然气管道泄漏因泄漏声波信号信噪比(SNR)过低而难于检测的问题,研究了基于Duffing振子的天然气管道泄漏检测方法。该方法将待检测数据输入Duffing振子系统,以振子系统的状态转化实现非周期信号中周期信号的检测。为了更好地提高Duffing振子的检测性能,在Duffing振子设计阶段,以随机共振的有关理论为基础,通过对系统输出信噪比的优化来实现Duffing振子的参数设计。基于实际天然气管道泄漏数据的测试结果表明,所提出方法可在低信噪比(-68dB)的情况下有效检测出泄漏,具有较好的检测性能。

驱动输入白噪声对Duffing振子运动影响分析

强噪声背景下混沌弱信号检测是利用弱信号的周期扰动使系统运动状态发生改变实现的,研究了数值解算时计算步长和驱动输入白噪声对弱信号检测中Duffing振子运动特征的影响,重点研究了对Duffing振子混沌临界态和大尺度周期态的影响,结果表明采用数值解算的步长不同系统运动状态不相同,与统计意义下任何零均值噪声都不会改变系统原有运行轨迹不同,不同功率的驱动输入白噪声会导致系统状态改变,分析了产生原因。

用相位差值判别Duffing振子相变的新方法

针对Duffing振子微弱信号检测中相变(即混沌态与大尺度周期态状态的转变)判别算法复杂、计算量大等问题,推导了对Holmes型Duffing振子的增量谐波法求解方程,根据计算结果分析了相变过程中系统解的谐波特性,利用系统解与周期策动力的相位变化规律,提出一种用相位差值来判别相变的新方法。数值仿真和实验测试表明,在强噪声背景下系统相轨迹波动严重,但该方法仍能对系统相变实时准确地判别。

基于哈密顿量的Duffing振子微弱信号检测

针对目前基于Duffing振子微弱信号检测方法大多停留在对相图的定性分析上,提出了利用哈密顿量构造统计量的微弱信号检测的定量判别方法。哈密顿量能够实时地表征系统的动力学行为,有利于在短时间内进行判决。利用平均伪哈密顿量实时地刻画Duffing系统状态的变化情况,能够在低信噪比下实现微弱信号的快速检测。仿真实验验证了该方法的有效性。

考虑噪声影响的Duffing振子弱周期信号检测

利用计算机仿真研究混沌弱信号检测。指出了用于弱信号检测的Duffing系统是连续系统,研究了适于连续系统仿真的输入噪声生成方法。分析了计算步长对Duffing系统运动状态仿真结果的影响。探讨了仿真计算应采用的合理步长。接着分析输入噪声对系统临界状态运动的影响,重点研究在典型强度背景噪声下系统弱信号检测性能。通过估计最小能够检测幅值分析检测信噪比。最后提出一种实用的弱信号检测方法。

Duffing振子在低信噪比雷达目标微动特征提取中的应用

雷达目标部件的旋转运动引起的微多普勒效应为目标精确识别提供了新的技术途径,近年来获得了广泛研究。该文以含旋转部件目标为例,提出了一种利用Duffing振子在低信噪比条件下提取雷达目标微动特征的方法。由于经参考信号共轭相乘后的旋转散射点回波信号是由多个正弦分量组成的,因此采用Duffing振子系统对回波信号中的正弦分量进行检测,并对该正弦分量频率所对应的距离单元在距离-慢时间平面上进行能量增强,最后结合Hough变换完成对雷达目标微动特征的提取。仿真实验验证了该方法的有效性。

基于双Duffing振子差分的微弱信号频率检测

利用混沌振子检测微弱信号幅值需要先确定待测信号频率。本文在间歇混沌的基础上采用双振子差分方法构建振子阵列检测信号频率,将驱动力频率公比由1.03提高到1.06。计算机仿真实验证明该方法可以提高检测的带宽,减小计算量,降低误判几率。

谐和与随机噪声联合作用下Duffing振子的双峰稳态密度

研究Duffing振子在谐和与随机噪声联合作用下系统响应的双峰稳态概率密度问题.用多尺度法分离了系统的快变项,得到了系统慢变项满足的随机微分方程.用线性化方法求出了双峰稳态概率密度的表达式.数值模拟表明提出的方法是有效的.