双稳态随机共振系统参数选择快速算法及应用

杨保国，田坦，张殿伦

(哈尔滨工程大学 水声技术实验室，黑龙江 哈尔滨 150001)

随机共振(stochastic resonance，SR)理论由意大利学者Benz［1］提出，用来解释地球远古气象中出现的冰期与暖气候期周期交替出现的现象.其理论简述［1-2］为:当淹没在噪声背景下的微弱信号通过一个非线性系统，在非线性系统、信号和噪声之间达到某种匹配关系，将会发生强噪声能量向微弱信号转移的现象，从而达到放大信号和抑制噪声的目的.

由于受线性响应理论以及绝热近似的限制［3］，工程上SR只适合频率较低的信号.而对双稳态的SR系统进行数值计算时大多采用四阶龙格库塔算法.对于非线性系统，数值解法的优劣都直接决定了系统的性能.使用龙格库塔算法进行仿真，其步长就会对输出结果产生影响.从物理意义上讲，它应该等于采样频率的倒数［5］.于是当采用数值方法时，影响SR系统输出的因素除了系统参数和输入SNR之外，系统采样周期也成为一个重要的因素.随着对双稳态SR系统研究的深入以及利用数字信号处理器对其应用的开展，参数调节SR比噪声调节SR变得更受学者的关注［6-7］.而绝大部分的研究成果并未注明其参数是如何选取的［8-13］，即使是SR自适应输出算法［14］，也是改变系统参数，以试算的办法来求得输出信噪比最大.因此研究如何较为快速选取相对优化的参数，对实现双稳态SR系统的数字应用(如使用DSP器件)具有重要意义［15-19］的.

本文针对非线性双稳态SR模型，根据其归一化后……