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Chen系统在微弱信号检测中的应用

王梦蛟 曾以成 谢常清 朱高峰 唐淑红

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Chen系统在微弱信号检测中的应用

王梦蛟, 曾以成, 谢常清, 朱高峰, 唐淑红

Application of Chen's system to detecting weak harmonic signals

Wang Meng-Jiao, Zeng Yi-Cheng, Xie Chang-Qing, Zhu Gao-Feng, Tang Shu-Hong
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  • 微弱谐波信号的灵敏检测具有重要的实际应用意义, 本文利用受控Chen系统来实现强噪声背景下的这种检测. 因动力系统可分解为慢变系统与快变系统的叠加, 这里用平均法对检测系统进行处理得到慢变系统, 并获取使系统由周期轨道突变为稳定平衡点的检测参数临界值. 通过调节检测参数, 观测系统状态变量的变化可判断待测信号是否存在. 仿真结果表明, 此方法可以准确检测出强噪声背景下的微弱谐波信号. 与目前其他基于混沌振子的检测方法相比, 该方案对噪声具有更强的免疫性, 而且可通过理论分析得出检测参数阈值的准确范围, 有利于在相关领域推广应用.
    The detection of weak harmonic signals has important practical value. In this paper, the detection of weak harmonic signals in strong noise is realized with the controlled Chen's system. Dynamics can be divided into slowly varying dynamics and fast varying dynamics, so a slowly varying dynamics is obtained by an averaging method. The critical values of detection parameters are determined, which lead to a sudden change of system dynamical behavior from periodic orbit to stable equilibrium point. Weak harmonic signals can be detected by adjusting the detection parameters and observing the change of system variables. Simulation results show that weak harmonic signals in strong noise can be detected accurately with this system. Compared with existing detection methods with chaotic oscillator, this method is of stronger immunity to noise, and the accurate range of parameter threshold can be obtained through theoretical analysis, which enables its popularization and application in relevant fields.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 60972147)和湖南人文科技学院青年基金(批准号: 2011QN14)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 60972147) and the Young Foundation of Hunan Institute of Humanities, Science and Technology, China (Grant No. 2011QN14).
    [1]

    Wang G Y, Tao G L, Chen X, Lin J Y 1997 J. Sci. Instru. 18 209 (in Chinese) [王冠宇, 陶国良, 陈行, 林建亚 1997 仪器仪表学报 18 209]

    [2]

    Li Y, Yang B J 2003 Chin. Sci. Bull. 48 19 (in Chinese) [李月, 杨宝俊 2003 科学通报 48 19]

    [3]

    Li Y, Lu P, Yang B J, Zhao X P 2006 Acta Phys. Sin. 55 1672 (in Chinese) [李月, 路朋, 杨宝俊, 赵雪平 2006 物理学报 55 1672]

    [4]

    Chen L, Wang D S 2007 Acta Phys. Sin. 56 5098 (in Chinese) [谌龙, 王德石 2007 物理学报 56 5098]

    [5]

    Chen Z, Zeng Y C, Fu Z J 2008 Acta Phys. Sin. 57 46 (in Chinese) [陈争, 曾以成, 付志坚 2008 物理学报 57 46]

    [6]

    Xing H Y, Jin T L 2010 Acta Phys. Sin. 59 140 (in Chinese) [行鸿彦, 金天力 2010 物理学报 59 140]

    [7]

    Xu Y C, Yang C L, Qu X D 2010 Chin. Phys. B 19 030516

    [8]

    Jia H Y, Chen Z Q, Ye F 2011 Acta Phys. Sin. 60 010203 (in Chinese) [贾红艳, 陈增强, 叶菲 2011 物理学报 60 010203]

    [9]

    Feng C W, Cai L, Kang Q, Zhang L S 2011 Acta Phys. Sin. 60 030503 (in Chinese) [冯朝文, 蔡理, 康强, 张立森 2011 物理学报 60 030503]

    [10]

    Lorenz E N 1963 J. Atmos. Sci. 20 130

    [11]

    Chen G, Ueta T 1999 Int. J. Bifur. Chaos 9 1465

    [12]

    Liu C X, Liu L, Liu K 2004 Chaos, Soliton and Fractals 22 1031

    [13]

    Tang L R, Li J, Fan B, Zhai M Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 785 (in Chinese) [唐良瑞,李静,樊冰,翟明岳 2009 物理学报 58 785]

    [14]

    Yu F, Wang C H, Yin J W, Xu H 2012 Acta Phys. Sin. 61 020506 (in Chinese) [余飞, 王春华, 尹晋文, 徐浩 2012 物理学报 61 020506]

    [15]

    Ueta T, Chen G R 2000 Int. J. Bifur. Chaos 10 1917

    [16]

    Li Y, Yang B J 2004 Introduction of Detection Methods with Chaotic Oscillator (1st Ed.) (Beijing: Publishing House of Electronics Industry) pp49-51 (in Chinese) [李月, 杨宝俊 2004 混沌振子检测引论 (第1版) (北京: 电子工业出版社) 第49-51页]

    [17]

    Lima R, Pettini M 1990 Phys. Rev. A 41 726

    [18]

    Chacón R, Bejarano J D 1993 Phys. Rev. Lett. 71 3103

    [19]

    Soong C Y, Huang W T, Lin F P, Tzeng P Y 2004 Phys. Rev. E 70 0162111

    [20]

    Choe C U, Hohne K, Benner H, Kivshar Y S 2005 Phys. Rev. E 72 0362061

    [21]

    Wang M J, Zeng Y C, Chen G H, He J 2011 Acta Phys. Sin. 60 0105091 (in Chinese) [王梦蛟, 曾以成, 陈光辉, 贺娟 2011 物理学报 60 0105091]

    [22]

    Liu Y Z, Chen L Q 2001 Nonlinear Vibrations (1st Ed.) (Beijing: High Education Press) pp73-82 (in Chinese) [刘延柱, 陈立群 2001 非线性振动 (第1版) (北京: 高等教育出版社) 第73-82页]

    [23]

    Kivshar Yu S, Rodelsperger F, Benner H 1994 Phys. Rev. E 49 319

  • [1]

    Wang G Y, Tao G L, Chen X, Lin J Y 1997 J. Sci. Instru. 18 209 (in Chinese) [王冠宇, 陶国良, 陈行, 林建亚 1997 仪器仪表学报 18 209]

    [2]

    Li Y, Yang B J 2003 Chin. Sci. Bull. 48 19 (in Chinese) [李月, 杨宝俊 2003 科学通报 48 19]

    [3]

    Li Y, Lu P, Yang B J, Zhao X P 2006 Acta Phys. Sin. 55 1672 (in Chinese) [李月, 路朋, 杨宝俊, 赵雪平 2006 物理学报 55 1672]

    [4]

    Chen L, Wang D S 2007 Acta Phys. Sin. 56 5098 (in Chinese) [谌龙, 王德石 2007 物理学报 56 5098]

    [5]

    Chen Z, Zeng Y C, Fu Z J 2008 Acta Phys. Sin. 57 46 (in Chinese) [陈争, 曾以成, 付志坚 2008 物理学报 57 46]

    [6]

    Xing H Y, Jin T L 2010 Acta Phys. Sin. 59 140 (in Chinese) [行鸿彦, 金天力 2010 物理学报 59 140]

    [7]

    Xu Y C, Yang C L, Qu X D 2010 Chin. Phys. B 19 030516

    [8]

    Jia H Y, Chen Z Q, Ye F 2011 Acta Phys. Sin. 60 010203 (in Chinese) [贾红艳, 陈增强, 叶菲 2011 物理学报 60 010203]

    [9]

    Feng C W, Cai L, Kang Q, Zhang L S 2011 Acta Phys. Sin. 60 030503 (in Chinese) [冯朝文, 蔡理, 康强, 张立森 2011 物理学报 60 030503]

    [10]

    Lorenz E N 1963 J. Atmos. Sci. 20 130

    [11]

    Chen G, Ueta T 1999 Int. J. Bifur. Chaos 9 1465

    [12]

    Liu C X, Liu L, Liu K 2004 Chaos, Soliton and Fractals 22 1031

    [13]

    Tang L R, Li J, Fan B, Zhai M Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 785 (in Chinese) [唐良瑞,李静,樊冰,翟明岳 2009 物理学报 58 785]

    [14]

    Yu F, Wang C H, Yin J W, Xu H 2012 Acta Phys. Sin. 61 020506 (in Chinese) [余飞, 王春华, 尹晋文, 徐浩 2012 物理学报 61 020506]

    [15]

    Ueta T, Chen G R 2000 Int. J. Bifur. Chaos 10 1917

    [16]

    Li Y, Yang B J 2004 Introduction of Detection Methods with Chaotic Oscillator (1st Ed.) (Beijing: Publishing House of Electronics Industry) pp49-51 (in Chinese) [李月, 杨宝俊 2004 混沌振子检测引论 (第1版) (北京: 电子工业出版社) 第49-51页]

    [17]

    Lima R, Pettini M 1990 Phys. Rev. A 41 726

    [18]

    Chacón R, Bejarano J D 1993 Phys. Rev. Lett. 71 3103

    [19]

    Soong C Y, Huang W T, Lin F P, Tzeng P Y 2004 Phys. Rev. E 70 0162111

    [20]

    Choe C U, Hohne K, Benner H, Kivshar Y S 2005 Phys. Rev. E 72 0362061

    [21]

    Wang M J, Zeng Y C, Chen G H, He J 2011 Acta Phys. Sin. 60 0105091 (in Chinese) [王梦蛟, 曾以成, 陈光辉, 贺娟 2011 物理学报 60 0105091]

    [22]

    Liu Y Z, Chen L Q 2001 Nonlinear Vibrations (1st Ed.) (Beijing: High Education Press) pp73-82 (in Chinese) [刘延柱, 陈立群 2001 非线性振动 (第1版) (北京: 高等教育出版社) 第73-82页]

    [23]

    Kivshar Yu S, Rodelsperger F, Benner H 1994 Phys. Rev. E 49 319

  • [1] 曹保锋, 李鹏, 李小强, 张雪芹, 宁王师, 梁睿, 李欣, 胡淼, 郑毅. 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, 2019, 68(8): 080501. doi: 10.7498/aps.68.20181856
    [2] 刘进军, 冷永刚, 赖志慧, 谭丹. 基于频域信息交换的随机共振研究. 物理学报, 2016, 65(22): 220501. doi: 10.7498/aps.65.220501
    [3] 温少芳, 申永军, 杨绍普. 分数阶时滞反馈对Duffing振子动力学特性的影响. 物理学报, 2016, 65(9): 094502. doi: 10.7498/aps.65.094502
    [4] 梁国龙, 陶凯, 王晋晋, 范展. 声矢量阵宽带目标波束域变换广义似然比检测算法. 物理学报, 2015, 64(9): 094303. doi: 10.7498/aps.64.094303
    [5] 胡进峰, 张亚璇, 李会勇, 杨淼, 夏威, 李军. 基于最优滤波器的强混沌背景中谐波信号检测方法研究. 物理学报, 2015, 64(22): 220504. doi: 10.7498/aps.64.220504
    [6] 韦鹏, 申永军, 杨绍普. 分数阶van der Pol振子的超谐共振. 物理学报, 2014, 63(1): 010503. doi: 10.7498/aps.63.010503
    [7] 张晓芳, 韩清振, 陈小可, 毕勤胜. 慢变控制下Chen系统的复杂行为及其机理. 物理学报, 2014, 63(18): 180503. doi: 10.7498/aps.63.180503
    [8] 周薛雪, 赖莉, 罗懋康. 基于分数阶可停振动系统的周期未知微弱信号检测方法. 物理学报, 2013, 62(9): 090501. doi: 10.7498/aps.62.090501
    [9] 余跃, 张春, 韩修静, 姜海波, 毕勤胜. 周期切换下Chen系统的振荡行为与非光滑分岔分析. 物理学报, 2013, 62(2): 020508. doi: 10.7498/aps.62.020508
    [10] 申永军, 杨绍普, 邢海军. 含分数阶微分的线性单自由度振子的动力学分析. 物理学报, 2012, 61(11): 110505. doi: 10.7498/aps.61.110505
    [11] 申永军, 杨绍普, 邢海军. 含分数阶微分的线性单自由度振子的动力学分析(Ⅱ). 物理学报, 2012, 61(15): 150503. doi: 10.7498/aps.61.150503
    [12] 张国山, 牛弘. 一个基于Chen系统的新混沌系统的分析与同步. 物理学报, 2012, 61(11): 110503. doi: 10.7498/aps.61.110503
    [13] 姜海波, 张丽萍, 陈章耀, 毕勤胜. 脉冲作用下Chen系统的非光滑分岔分析. 物理学报, 2012, 61(8): 080505. doi: 10.7498/aps.61.080505
    [14] 王梦蛟, 曾以成, 陈光辉, 贺娟. Chen系统的非共振参数控制. 物理学报, 2011, 60(1): 010509. doi: 10.7498/aps.60.010509
    [15] 李 月, 徐 凯, 杨宝俊, 袁 野, 吴 宁. 混沌振子系统周期解几何特征量分析与微弱周期信号的定量检测. 物理学报, 2008, 57(6): 3353-3358. doi: 10.7498/aps.57.3353
    [16] 王永生, 姜文志, 赵建军, 范洪达. 一种Duffing弱信号检测新方法及仿真研究. 物理学报, 2008, 57(4): 2053-2059. doi: 10.7498/aps.57.2053
    [17] 邵仕泉, 高 心, 刘兴文. 两个耦合的分数阶Chen系统的混沌投影同步控制. 物理学报, 2007, 56(12): 6815-6819. doi: 10.7498/aps.56.6815
    [18] 谌 龙, 王德石. Chen系统的自适应追踪控制. 物理学报, 2007, 56(10): 5661-5664. doi: 10.7498/aps.56.5661
    [19] 行鸿彦, 徐 伟. 混沌背景中微弱信号检测的神经网络方法. 物理学报, 2007, 56(7): 3771-3776. doi: 10.7498/aps.56.3771
    [20] 李 月, 杨宝俊, 林红波, 刘晓华. 基于特定混沌系统微弱谐波信号频率检测的理论分析与仿真. 物理学报, 2005, 54(5): 1994-1999. doi: 10.7498/aps.54.1994
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-09-03
  • 修回日期:  2012-02-29
  • 刊出日期:  2012-09-05

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