[发明专利]一种基于随机共振的脉冲星辨识方法

权利要求书

1.一种基于随机共振的脉冲星辨识方法，其特征在于，所述辨识方法包括以下步骤：

步骤1：针对脉冲星光子信号所携带低频噪声和直流分量利用高通滤波进行滤波；

步骤2：使用二重自相关对滤波后的脉冲星光子信号进行进一步去噪处理，突出脉冲星光子信号的周期信息成分；

步骤3：利用变尺度频率变换对信号进行频率压缩满足小参数条件，使其能满足随机共振的条件；

步骤4：利用遗传算法对随机共振中的双稳态系统的参数进行在线调节；

步骤5：利用随机共振对信号进行周期搜索，选择信噪比最大所对应的频率与脉冲星的频率进行对比，并完成脉冲星的信号的辨识；

所述步骤2具体为，

步骤2.1：设经过高通滤波后的脉冲星信号y(k)由噪声信号n(k)和有效信号s(k)两部分组成，y(k)满足：

y(k)＝s(k)+n(k)；

则脉冲星信号y(k)的自相关函数为：

将y(k)带入至自相关函数中得到：

R_y(τ)＝R_s(τ)+E[s(k+τ)n(k)]+E[s(k)n(k+τ)]+R_n(τ)；

其中R_s(τ)是脉冲星有用信号的自相关函数，脉冲星信号的周期信息保留在R_s(τ)中，E[s(k)n(k+τ)]，E[s(k+τ)n(k)]为脉冲星有用信号与噪声的互相关函数，R_n(τ)为噪声的自相关函数，可以将上述三项视为新的噪声R′(τ)，则R_y(τ)变为：

R_y(k)＝R_s(k)+R′(k)；

步骤2.2：对序列R_y(k)进行第二次自相关处理，得到：

R′_y(τ)＝R′_s(τ)+E[R_s(k)R′(k+τ)]+E[R_s(k+τ)R′(k)]+R″(τ)；

保留了脉冲星的周期信息，噪声项再次被削弱，设脉冲星经过二次自相关后的信号为R_y′(k)，有效的周期信号为R_s′(k)，噪声为n″(k)，则满足：

R′_y(k)＝R′_s(k)+n″(k)。

2.根据权利要求1所述辨识方法，其特征在于，所述步骤1经过滤波后的脉冲星信号y(k)为：

其中A_i为滤波器系数，y_a(k)为探测器接收到的原始脉冲星信号。

3.根据权利要求1所述辨识方法，其特征在于，所述步骤3具体为，采用线性频率压缩方法对R_y′(k)进行处理，设R_y′(k)的采样频率为f_s，R为压缩比例，则压缩后的采样频率为：

达到随机共振状态时，经过小参数变换后的系统输出信号需要进行频率还原，设随机共振系统输出信号频谱峰值的频率为fa，则还原的频率满足式：

f＝R*f_a。

4.根据权利要求1所述辨识方法，其特征在于，所述步骤4具体为，利用遗传算法对双稳态模型中的参数进行调节，选择输出信号的信噪比作为代价函数，定义如下：

其中Ss(f0)为信号在频率范围内的输出信号功率谱，Sn(f0)为除频率范围以外的输出信号功率谱。

5.根据权利要求1所述辨识方法，其特征在于，所述步骤5中，时间序列、噪声、双稳态系统三者发生协同作用达到随机共振状态，找出输出的最大信噪比所对应的频率，与脉冲星的频率进行对比，频率相等即完成对脉冲星的辨识。