1 西安邮电大学 电子工程学院，陕西西安702
2 中国科学院 西安精密机械研究所，陕西西安710077
3 水下信息与控制重点实验室，陕西西安710077
针对水下无线光通信（Underwater Optical Wireless Communication，UOWC）系统中由于低信噪比导致的接收光信号被淹没在强噪声中难以检测的问题，提出一种基于自适应随机共振（Adaptive Stochastic Resonance，ASR）的水下弱光信号检测方法。本文通过分析水下弱光信号的特点及随机共振的检测机理，引入二次采样，使随机共振可以适用于任意频率下的光信号检测。分析影响随机共振系统的参数，提出改进蚁群算法与随机共振相结合的检测方法，根据检测性能动态的调整系统参数，使系统达到最优匹配状态，实现自适应随机共振。为验证方法的有效性，搭建了基于雪崩光电二极管（Avalanche Photodiode，APD）的UOWC实验系统，实验结果表明，在信噪比SNR=-4.559 5 dB时，误码率为5×10-4，进一步证明了基于自适应随机共振的水下弱光信号检测可以显著提高UOWC接收机的误码率性能。
水下无线光通信 低信噪比 随机共振 蚁群算法 underwater optical wireless communication low signal-to-noise ratio stochastic resonance ant colony algorithm 光学 精密工程
2022, 30(12): 1383
1 江苏大学 汽车工程研究院，江苏 镇江 212013
2 筑波大学 系统信息工程学院，日本 筑波 3058573
针对压电悬臂梁在低频区域内响应较差的问题，该文基于自调节随机共振提出了一种在旋转轮胎中优化悬臂梁末端磁铁离心距的方法。首先分析推导出了末端磁铁的动力学方程，然后以Kramers逃逸速率为基础，建立了自调节随机共振频率与旋转频率的优化函数，得到最优离心距匹配机理，最后运用最优离心距匹配机理得到最优离心距，并比较了不同离心距下压电悬臂梁的位移、速度和电压响应。结果表明,当离心距达到优化值时，在某一频率范围内，随机共振频率随着旋转频率可持续产生共振现象，其有效响应频带扩展至30~50 rad/s，拓宽频带比约40%，有效提升了能量俘获性能。
能量俘获 旋转 自调节 随机共振 离心距 energy harvesting rotation self-tuning stochastic resonance centrifugal distance
西安航空学院 电子工程学院, 陕西 西安 710000
针对非均匀低照度图像增强问题, 提出了一种动态双稳随机共振算法。该算法基于双稳态随机共振模型, 将图像中的噪声能量转移到低照度区域, 能有效对低照度图像进行亮度增强。在研究过程中设定了低照度像素的迭代阈值, 避免了高亮度区域的过度增强, 可保证图像具有较好的视觉感受。研究采用感知质量评估(PQA)和亮度阶误差(LOE)作为图像质量的评价指标, 通过对比实验发现, 所设计算法的PQA值最接近10, 增强图像的质量最好, 同时LOE值在67~204之间, 图像自然性保存最优。
随机共振 图像增强 低照度图像 stochastic resonance image enhancement low illuminance images
1 空军工程大学信息与导航学院，西安 710000
2 信息感知技术协同创新中心，西安 710000
3 中国人民解放军94969部队，上海 200000
4 北京信息技术研究所，北京 100000
相位编码频分复用(PC-OFDM)信号最早应用于通信系统，同时作为外辐射源雷达信号具有低截获、抗干扰、波形灵活等优点，是现有民用外辐射源信号的有效补充。提出将PC-OFDM信号作为外辐射源雷达信号，进而实现低空旋翼目标微动特征的有效提取。基于PC-OFDM信号，建立了低空旋翼目标双基雷达微动回波模型，推导了微多普勒的参数化表达; 针对低信噪比条件下微多普勒参数提取困难问题，提出了基于随机共振的低空目标微动特征提取方法。仿真验证了所提方法的可行性和稳健性。
低空目标 外辐射源雷达 相位编码频分复用信号 微多普勒 随机共振 特征提取 low-altitude target passive radar PC-OFDM signal micro-Doppler stochastic resonance feature extraction
1 四川压电与声光技术研究所，重庆400060
2 西南科技大学信息工程学院，四川绵阳621010
研究了在乘性和加性色噪声以及加性非对称双值噪声作用下方波信号驱动的延迟双稳系统中的随机共振现象。基于小延迟近似，在绝热近似条件下推导出了系统输出信噪比(Signal.to.Noise Ratio, SNR)的解析形式。分析结果表明，随着双值噪声强度与非对称性参数、方波信号幅度以及乘性和加性色噪声强度的变化，SNR表现出了随机共振行为。随着延迟时间、色噪声相关时间和系统参数的增大，SNR作非单调变化。
随机共振 延迟 色噪声 信噪比 stochastic resonance time.delay colored noise signal.to.noise ratio
1 四川压电与声光技术研究所,重庆400060
2 中电科技集团重庆声光电有限公司,重庆401332
3 西南科技大学信息工程学院,四川绵阳621010
研究了具有乘性信号和随机特征频率的分数阶振荡器中的随机共振现象。在低驱动频率的条件下,利用分数阶算子的性质推导出了系统输出信号的长时间解析表达式。结果表明,由于乘性信号、噪声和分数阶振荡器的相互作用,系统输出信号发生了共振现象。该现象出现在输出信号与噪声强度、噪声相关率、分数指数、粘滞阻尼系数以及系统特征频率的关系曲线上。此外,还讨论了输出信号对摩擦系数的非单调依赖性。
随机共振 分数阶振荡器 乘性信号 随机频率 stochastic resonance fractional-order oscillator multiplicative signal random frequency
武汉纺织大学 电子与电气工程学院, 武汉 430073
为了研究激光系统的性质, 采用色抽运噪声和实虚部关联的量子噪声驱动的单模激光损失模型, 用线性化近似方法, 对单模激光系统的输出光强信噪比进行了理论分析; 并具体分析了调制信号振幅、低频调制信号频率、高频载波信号频率、量子噪声强度、抽运噪声强度以及量子噪声实部、虚部间的关联系数对系统随机共振的影响。结果表明, 信噪比随激光系统净增益系数存在随机共振现象。此结果对优化激光动力学提供了理论依据。
激光物理 随机共振 线性化近似法 调幅波 laser physics stochastic resonance linear approximation method amplitude modulation wave
1 辽宁工程技术大学 电气与控制工程学院, 葫芦岛 125105
2 辽宁工程技术大学 安全科学与工程学院, 阜新 123000
3 辽宁工程技术大学 研究生院, 阜新 123000
为了解决检测煤矿复杂环境中的瓦斯信号时易受周围噪声干扰以至微弱信号被掩埋或产生异常数据的问题, 提出一种基于随机共振的微弱瓦斯信号检测方法。采用欠采样原理对大频率信号尺度变换及粒子群算法优化系统结构参量, 对大参量微弱信号在随机共振系统中的共振效果进行了理论分析和研究。结果表明, 该方法可以以较低的采样频率, 自适应地达到较好的共振效果;可有效地滤除噪声并增强系统辨识微弱信号的灵敏度以及信号检测的动态范围。该研究为瓦斯突出信息的早期辨识提供了一定的理论依据。
测量与计量 瓦斯信号 随机共振 粒子群算法 大参量 measurement and metrology gas signal stochastic resonance particle swarm optimization large parameter
1 中北大学 电子测试技术国家重点实验室，山西 太原030051
2 中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西 太原030051
提出了基于阈上随机共振的弱信号双色中波红外图像融合方法.利用阈上随机共振分别增强两幅图像的弱信号，通过中值滤波对图像降噪，然后对降噪图像进行支持度变换融合，得到信息丰富、细节明显的融合图像.实验结果表明,融合图像的局部标准差提高了247.7%、局部熵提高了45.52%、峰值信噪比分别提高了6.71%和665%，证明了该方法的有效性.
中波红外 图像融合 弱信号处理 阈上随机共振 mid-wave infrared (MWIR) image fusion weak signal process suprathreshold stochastic resonance (SSR)
