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相似文献
 共查询到20条相似文献,搜索用时 46 毫秒
1.
The conventional Duffing oscillator weak signal detection method, which is based on a strong reference signal, has inherent deficiencies. To address these issues, the characteristics of the Duffing oscillator's phase trajectory in a smallscale periodic state are analyzed by introducing the theory of stopping oscillation system. Based on this approach, a novel Duffing oscillator weak wide-band signal detection method is proposed. In this novel method, the reference signal is discarded, and the to-be-detected signal is directly used as a driving force. By calculating the cosine function of a phase space angle, a single Duffing oscillator can be used for weak wide-band signal detection instead of an array of uncoupled Duffing oscillators. Simulation results indicate that, compared with the conventional Duffing oscillator detection method,this approach performs better in frequency detection intervals, and reduces the signal-to-noise ratio detection threshold,while improving the real-time performance of the system.  相似文献   

2.
姚海洋  王海燕  张之琛  申晓红 《物理学报》2017,66(12):124302-124302
海洋环境中,在水下目标的线谱频率未知或者目标辐射噪声的连续谱很弱时,很难实现水中弱目标的准确检测,本文提出基于广义Duffing振子检测系统的水下目标辐射噪声检测方法.通过对传统周期扰动的Duffing振子信号检测系统的分析和推广,提出了一种可输入非周期、非平稳信号的广义Duffing振子检测系统,可检测输入的无先验信息目标信号.为实现广义Duffing振子系统运动状态的精确、有效判断,提出了一种相空间图形的离散分布列计算方法,通过类网格函数实现了利用统计复杂度对系统输出的嵌入式表征,从而实现了无先验信息时的水中弱目标的嵌入式检测.相同条件下与传统检测方法仿真对比可知,本文提出的方法可以检测到更低信噪比下的目标,并能满足水中检测实时性要求.  相似文献   

3.
曹保锋  李鹏  李小强  张雪芹  宁王师  梁睿  李欣  胡淼  郑毅 《物理学报》2019,68(8):80501-080501
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.  相似文献   

4.
A potential risk in ultrasonic guided wave testing is that weak echo signals from small defects may be submerged in noisy signals, which will cause missed detection. To overcome this shortcoming, a weak guided wave signal detection method based on period jump of the Duffing system is proposed in this paper. The critical state of the system period jump can be obtained by analyzing the bifurcation characteristics of the Duffing system with the variation of the driving force amplitude. A weak ultrasonic guided wave signal with the same frequency as the driving force is added to the driving force. This is equivalent to changing the driving force amplitude, which causes the period state to jump. Consequently, the weak guided wave signals can be identified based on the period jumps. The increase or decrease in the driving force amplitude due to the interference of the guided wave signal depends on the phase difference between the intercepted signal and the periodic driving force. The conditions for increasing and decreasing the driving force amplitude are out of phase with each other.They have an approximate phase difference of π within the same period. Two detection models for small-scale periodic states(SPS) and large-scale periodic states(LPS) are constructed, and the effectiveness of the models in identifying the guided wave signal is verified numerically and experimentally. The anti-noise interference capabilities of the two models are also compared.The results show that the SPS detection model provides unique results and a strong anti-noise ability, and effectively improves the sensitivity of small defect detection using ultrasonic guided waves.  相似文献   

5.
环形耦合Duffing振子间的同步突变   总被引:2,自引:0,他引:2       下载免费PDF全文
吴勇峰  张世平  孙金玮  Peter Rolfe 《物理学报》2011,60(2):20511-020511
以环形耦合Duffing振子系统为研究对象,分析了耦合振子间的同步演化过程.发现在弱耦合条件下,如果所有振子受到同一周期策动力的驱动,那么系统在经历倍周期分岔、混沌态、大尺度周期态的相变时,各振子的运动轨迹之间将出现由同步到不同步再到同步的两次突变现象.利用其中任何一次同步突变现象可以实现系统相变的快速判别,并由此补充了利用倍周期分岔与混沌态的这一相变对微弱周期信号进行检测的方法. 关键词: Duffing振子 同步突变 相变 微弱信号检测  相似文献   

6.
王坤  关新平  丁喜峰  乔杰敏 《物理学报》2010,59(10):6859-6863
研究Duffing振子系统的周期解的唯一性与精确周期信号的获取方法.应用定性分析方法,获得了一类Duffing振子系统具有唯一周期解的必要条件,同时也得到了一类更广泛的非线性周期系统的周期解的唯一性.在一定条件下,给出了Duffing振子系统精确周期信号的获取方法。  相似文献   

7.
This paper presents a novel approach to extract the periodic signals masked by a chaotic carrier. It verifies that the driven Duffing oscillator is immune to the chaotic carrier and sensitive to certain periodic signals. A preliminary detection scenario illustrates that the frequency and amplitude of the hidden sine wave signal can be extracted from the chaotic carrier by numerical simulation. The obtained results indicate that the hidden messages in chaotic secure communication can be eavesdropped utilizing Duffing oscillators.  相似文献   

8.
《中国物理 B》2021,30(5):50708-050708
Conventional parameter estimation methods for pseudo-random binary code-linear frequency modulation(PRBCLFM) signals require prior knowledge, are computationally complex, and exhibit poor performance at low signal-to-noise ratios(SNRs). To overcome these problems, a blind parameter estimation method based on a Duffing oscillator array is proposed. A new relationship formula among the state of the Duffing oscillator, the pseudo-random sequence of the PRBC-LFM signal, and the frequency difference between the PRBC-LFM signal and the periodic driving force signal of the Duffing oscillator is derived, providing the theoretical basis for blind parameter estimation. Methods based on amplitude method, short-time Fourier transform method, and power spectrum entropy method are used to binarize the output of the Duffing oscillator array, and their performance is compared. The pseudo-random sequence is estimated using Duffing oscillator array synchronization, and the carrier frequency parameters are obtained by the relational expressions and characteristics of the difference frequency. Simulation results show that this blind estimation method overcomes limitations in prior knowledge and maintains good parameter estimation performance up to an SNR of-35 d B.  相似文献   

9.
Duffing振子微弱信号检测方法研究   总被引:9,自引:0,他引:9       下载免费PDF全文
刘海波  吴德伟  金伟  王永庆 《物理学报》2013,62(5):50501-050501
在前期实验工作的基础上,从理论分析的角度,提出了利用Duffing振子从大周期态向混沌态的相变 作为判据的微弱周期信号检测方法,给出了检测原理,并论证了其可行性;从过渡带影响和检测概率两方面 将该方法与传统的检测方法进行了比较分析,并对两者的检测性能进行了仿真对比.分析和仿真结果都显示,相同条件下, Duffing振子从大周期态向混沌态的相变受过渡带影响更小,所提方法具有更好的检测性能. 实验数据还表明, Duffing振子检测微弱信号只能基于单向相变, 利用阵发混沌进行频差检测只适用于待测信号信噪比较高的情况. 关键词: Duffing 混沌 检测 过渡带  相似文献   

10.
李月  路鹏  杨宝俊  赵雪平 《物理学报》2006,55(4):1672-1677
通过分析耦合参数作用、系统所呈现大尺度周期相态的复杂性以及与系统在无噪声条件下状态的比较,得出耦合振子系统的动力学行为比同类单振子系统的复杂,周期相态更稳定、抗噪能力更强.用构造的一类含特定恢复力项双中强度耦合Duffing振子系统检测色噪声背景中的谐波、方波信号,信噪比分别达到-111.0和-108.45dB. 关键词: 特定双耦合 Duffing振子系统 色噪声 周期信号 信噪比  相似文献   

11.
曾喆昭  周勇  胡凯 《物理学报》2015,64(7):70505-070505
目前, 小波阈值去噪法、数字滤波法、傅里叶频域变换法等常用的微弱信号检测方法所能达到的最低检测信噪比为-10 dB, 而双向环形耦合Duffing振子能达到的最低检测信噪比为-20 dB. 但是, 现场检测时常常会出现更低信噪比的放电脉冲信号, 因此现有检测方法就很难满足信号检测的实际需求. 为了有效解决该难题, 研究了一种扩展型Duffing振子的微弱脉冲信号检测的新方法. 该方法的主要思想是使用广义时间尺度变换, 将Duffing振子模型变换为扩展型Duffing振子模型, 有效扩展了微弱信号的频率检测范围. 仿真结果表明, 扩展型Duffing振子不仅具有良好的噪声免疫特性, 而且能有效检测到信噪比低至-40 dB的局部放电微弱脉冲信号, 进一步扩展了现有Duffing振子微弱信号检测方法的检测范围和应用领域.  相似文献   

12.
一种基于新型间歇混沌振子的舰船线谱检测方法   总被引:3,自引:0,他引:3       下载免费PDF全文
丛超  李秀坤  宋扬 《物理学报》2014,63(6):64301-064301
为了实现低信噪比下未知频率的舰船辐射线谱的检测,对常规型间歇混沌振子列检测方法进行了改进,提出了一种基于适应步长型间歇混沌振子的信号检测方法.该方法可以只用一个Duffing振子,通过设定一组能够覆盖待测信号所在频段的求解步长序列,实现对未知频率、具有任意初相位的微弱周期信号的搜索检测.为进一步提高系统的弱信号检测性能,分析了Holmes型Duffing方程在不同频率内置策动力下对弱信号灵敏度的差异.综合理论分析和仿真研究结果给出了Duffing振子在内置策动力角频率为0.4 rad/s时对弱信号检测性能最佳,并据此对所采用的Duffing振子进行了优化;仿真结果表明,改进后的Duffing振子的弱信号检测性能提高了12 dB.最后将此方法应用于一组含有舰船辐射线谱的实船数据,结果表明此方法可以实现低信噪比下的未知频率微弱线谱检测.  相似文献   

13.
基于Duffing振子的变尺度微弱特征信号检测方法研究   总被引:2,自引:0,他引:2       下载免费PDF全文
赖志慧  冷永刚  孙建桥  范胜波 《物理学报》2012,61(5):50503-050503
研究了Holmes型Duffing方程的混沌特性用于信号检测的方法,针对该方法只适用检测特定频率成分信号、方程参数选择不便以及噪声影响检测结果等情况,提出基于Duffing振子的变尺度微弱特征信号检测方法. 数值分析表明,该方法可以仅用一组确定的参数条件,检测任意频率、任意相位的特征信号.  相似文献   

14.
Nonlinear response of the driven Duffng oscillator to periodic or quasi-periodic signals has been well studied.In this paper,we investigate the nonlinear response of the driven Duffng oscillator to non-periodic,more specifically,chaotic time series.Through numerical simulations,we find that the driven Duffng oscillator can also show regular nonlinear response to the chaotic time series with different degree of chaos as generated by the same chaotic series generating model,and there exists a relationship between the state of the driven Duffng oscillator and the chaoticity of the input signal of the driven Duffng oscillator.One real-world and two artificial chaotic time series are used to verify the new feature of Duffng oscillator.A potential application of the new feature of Duffng oscillator is also indicated.  相似文献   

15.
Duffing振子微弱信号检测盲区消除及检测统计量构造   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
牛德智  陈长兴  班斐  徐浩翔  李永宾  王卓  任晓岳  陈强 《物理学报》2015,64(6):60503-060503
针对Duffing振子进行同频微弱信号检测时存在的检测盲区, 提出了一种策动力移相法予以消除. 结合微弱信号特性对检测盲区表达式进行分析, 得出了策动力与待测信号的“相差”位于检测盲区时的角度范围, 通过使策动力相位产生相移量π后实现对同频信号的检测, 实验证明了方法的可行性. 为了克服定性分析的不足和有效区分振子系统信号检测过程中出现的不同状态, 构造了一个基于类Halmiton系统的检测统计量, 并设计了基于该统计量的任意频率信号检测方法步骤, 方法的核心是以检测统计量出现极大值处所在的连续两个频点作为待测信号的频率范围. 在不同检测过程的仿真实验基础上, 给出了混沌、间歇混沌和大周期的检测统计量数值范围, 进而利用该数值范围作为判据实现了对任意频率信号的检测. 实验结果表明, 该方法不仅为系统状态提供了定量的判据准则, 而且提高了信号检测性能, 进一步完善了现有利用Duffing振子进行微弱信号检测的方法.  相似文献   

16.
李月  徐凯  杨宝俊  袁野  吴宁 《物理学报》2008,57(6):3353-3358
提出了一种对微弱周期信号的定量检测方法.分析混沌振子系统在大尺度周期状态下的相对稳定输出时,发现了混沌振子系统输出周期解的平均面积是一个比较稳定的几何特征量.该几何特征量与待测信号幅值之间存在比较稳定的单调递增关系.在一定的参数条件下,几何特征量精度可达到10-6V2.利用混沌系统对随机噪声信号的免疫性和对微弱周期信号的敏感性,进一步建立了微弱周期信号的定量检测方法.仿真实验表明,随着待检测幅度的增加,在保证检测精度的同时,抗噪性能也随之增强. 关键词: 混沌振子系统 大尺度周期相态 周期解的几何特征量 微弱周期信号的定量检测  相似文献   

17.
在超声导波检测中,由小缺陷产生的弱回波信号有可能淹没在噪声信号中从而造成漏检风险,通过分析Duffing系统随策动力幅值变化的分岔特性,获得了系统发生周期跳跃的临界状态,将与策动力同频率的弱回波信号作为干扰项叠加到Duffing系统临界状态中,相当于改变了策动力的幅值,从而引起临界状态的周期跳跃,依据系统的周期跳跃实现...  相似文献   

18.
《Physics letters. A》1987,120(6):265-268
Nonlinear single-well oscillators are studied under the influence of a periodic driving force and damping. The first bifurcation from the symmetric solution is investigated using different mode expansions. The results are compared with a numerical solution of a Duffing oscillator.  相似文献   

19.
刘剑鸣  杨霞  高跃龙  刘福才 《物理学报》2016,65(7):70501-070501
利用三阶混沌系统构造了一种新的微弱信号检测系统——类Liu系统, 对类Liu 系统进行了深度的理论分析. 类Liu系统中, 当输入待测信号幅值大于某临界值时, 系统可达到平衡点S0, S0中系统变量x平衡于摄动力信号, 系统变量y, z收敛于零态, 且S0 对应的Lyapunov指数小于零. 通过Matlab仿真、Multisim电路仿真以及实际电路证明了类Liu系统的周期态收敛性及广域检测性, 解决了传统Duffing系统进行微弱信号检测时周期态不收敛、只能进行窄域检测等问题, 同时谱级信噪比范围仍可达-46.57 dB. 类Liu系统采用了全新的设计理念, 具有较高的实用价值, 对未来海洋物联网中的水声通信有一定参考价值.  相似文献   

20.
吴勇峰  黄绍平  金国彬 《物理学报》2013,62(13):130505-130505
以双向环形耦合Duffing振子系统为对象, 研究脉冲信号激励下耦合振子间动力学行为变化特征时, 发现其与单向环形耦合Duffing振子系统类似, 在一定的参数条件下, 脉冲信号能引起其中一个振子与其他振子运动轨迹间出现短暂失同步的现象即瞬态同步突变现象. 基于这种现象, 提出了一种微弱脉冲信号检测的新方法, 用于检测强噪声背景中的局部放电脉冲信号. 实验测试表明, 利用本文方法对不同放电电极的局部放电脉冲信号进行检测时, 在低信噪比条件下可取得良好的检测效果, 进而扩展了现有的Duffing振子对非周期信号的检测范围及应用领域. 关键词: 耦合Duffing 振子 微弱信号检测 瞬态同步突变 局部放电脉冲信号  相似文献   

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