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基于分数阶可停振动系统的周期未知微弱信号检测方法
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:Acta Physica Sinica
  • 时间:2013
  • 页码:1-13
  • 分类:O32[理学—一般力学与力学基础;理学—力学]
  • 作者机构:[1]四川大学数学学院,成都610065
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:11171238)资助的课题
  • 相关项目:数学物理
中文摘要:

本文建立了分数阶可停振动系统,其可停振动状态的改变对周期策动力敏感,对零均值随机微小扰动不敏感,这事实上为周期未知微弱信号检测提供了一种新的高效检测方法和判别标准.与现有的利用混沌系统的大尺度周期状态变化检测周期未知弱信号的方法需逐一尝试设置不同频率内置信号以便期望与待检周期信号发生共振不同,利用分数阶可停振动系统的可停振动状态变化检测周期未知微弱信号的方法,除了同样具有因为状态变化对周期信号的敏感性而能够实现极低检测门限的特点外,还具有混沌系统信号检测所不具有的优点:1)无需预先估计待检信号的周期;2)无需计算系统状态的临界阈值;3)可停振动状态可由本文设计的指数波动函数可靠地进行判断;4)通过系统微分阶数的变化,将检测系统层次化,从而可得到比整数阶检测系统更低的检测门限,特别是在色噪声环境下,通过选取合适的微分阶数,基于分数阶可停振动系统的微弱周期信号检测法能够大幅度的降低检测门限,在本文的仿真试验中,检测门限可达–182dB.

英文摘要:

In this paper, a new detecting method for weak periodic signals with unknown periods and unknown forms, the so-called fractional stopping oscillation method, is presented. This new detecting method, which is based on the research of some dissipative system of single degree of freedom, is sensitive to periodic signal—even with unknown period and unknown form—and insensitive to noise. Compared with the known chaotic detections in which a built-in signal must be preset with the same frequency and the same form as the detected periodic signal, the fractional stopping oscillation method can not only be used even at lower SNR than chaotic detection, but also has some other notable advantages as follows: (1) it need not get the period and the form of detected signal before hand or pre-estimate them; (2) it need not pre-calculate the chaotic threshold value; (3) the existence of periodic signal in system input can be reliably and quantitatively judged by volatility index function, designed in this paper, for stopping oscillation method; (4) a more sensitive detection method can be achieved by the fractionalization of the detection system, especially, the detection threshold can reach–182 dB when the background noise is colored Gaussian noise.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876