吉林大学学报(工学版) ›› 2018, Vol. 48 ›› Issue (4): 1282-1290.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170314

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双Duffing振子逆向联合信号检测模型

姚海洋1,2, 王海燕1,2, 张之琛1,2, 申晓红1,2   

  1. 1.西北工业大学 海洋声学信息感知工业和信息化部重点实验室,西安 710072;
    2.西北工业大学 航海学院, 西安 710072
  • 收稿日期:2017-04-16 出版日期:2018-07-01 发布日期:2018-07-01
  • 通讯作者: 王海燕(1965-), 男, 教授, 博士生导师.研究方向:信号检测,目标识别,目标定位.E-mail:hywang@nwpu.edu.cn
  • 作者简介:姚海洋(1991-), 男, 博士研究生.研究方向:混沌信号处理.E-mail:hyang@mail.nwpu.edu.cn
  • 基金资助:
    国家重点研发计划项目(2016YFC1400200); 国家自然科学基金项目(61571365).

Reverse-joint signal detection model with double Duffing oscillator

YAO Hai-yang1,2, WANG Hai-yan1,2, ZHANG Zhi-chen1,2, SHEN Xiao-hong1,2   

  1. 1.Key Laboratory of Ocean Acoustics and Sensing, Ministry of Industry and Information Technology, Northwestern Polytechnical University,Xi'an 710072,China;
    2.School of Marine Science and Technology, Northwestern Polytechnical University,Xi'an 710072,China
  • Received:2017-04-16 Online:2018-07-01 Published:2018-07-01

摘要: 针对Duffing振子信号检测系统存在的输入噪声对系统扰动的影响、目标信号与内策动力的相位同步以及系统输出运动状态判断3个关键性问题,分别提出了相应的解决方法。提出了一种基于临界阈值字典的逆向相变方法,根据临界阈值随噪声强度的单调性建立临界阈值字典,有效避免了低信噪比下输入噪声对系统的扰动。提出了一种双系统联合检测方法,解决了目标信号相位和内策动力相位不同步问题,并推导出了由于相位的不遍历性导致的虚惊概率。提出了一种基于输出相空间图形表征的系统运动状态判断方法,并进行了可行性的数学证明,实现了检测结果的低运算量、高精度的嵌入式表征。最终建立了适用于工程实际的低信噪比下Duffing振子信号检测模型,使得检测概率不变的前提下最低检测信噪比大幅度降低。

关键词: 信息处理技术, Duffing振子, 信号检测, 逆向相变, 双系统联合检测, 点集拓扑

Abstract: Three efficient methods are proposed to solve three key problems in Duffing oscillator detection system, including the system perturbation by input noise, the synchronization of phase position of driving force and target signal, and the judgment of system output state. First, a reverse phase change method based on the critical threshold dictionary is proposed, where the dictionary is built on the monotonic property of the critical threshold with the change of noise intensity, so that the input signal perturbation is reduced efficiently under low Signal to Noise Ratio (SNR). Second, a double system joint detection method is proposed to solve the problem of phase position synchronization of driving force and target signal. Third, a state of system motion judgment method based on output phase space graph representation is proposed and its feasibility is proved mathematically. The embedded representation of the detection results is fulfilled with low computation and high precision. Finally, the Duffing oscillator detection model suitable to engineering practice is built under low SNR, by which the lowest detection SNR is reduced significantly with constant detection probability.

Key words: information processing technology, Duffing oscillator, signal detection, reverse phase change, joint detection with double systems, point set topological

中图分类号: 

  • TN911.72
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