加权超阈值随机共振的信号重构方法研究
[Abstract]:Super-threshold stochastic resonance is a new form of stochastic resonance, which occurs in parallel arrays composed of multiple threshold subsystems. Super-threshold stochastic resonance is an important extension of stochastic resonance. It does not require the amplitude of signal and is not limited to weak signal or sub-threshold signal, which greatly expands the application of traditional stochastic resonance. Its theory and model have practical significance for the application of stochastic resonance in the field of information and biomedical engineering. The super-threshold stochastic resonance model can be regarded as a stochastic quantizer. This paper studies the signal reconstruction method and performance from the perspective of stochastic quantization. The main achievements and innovations are as follows: 1. Based on the super-threshold stochastic resonance model, a new reconstruction method is proposed. The weighted summation array model of threshold subsystem is constructed, and the optimal weight coefficient and signal reconstruction expressions are derived. The mean square error distortion performance of the reconstruction method is studied by three threshold setting schemes: the same threshold, the equal threshold interval and the threshold grouping. The results show that the reconstruction performance of threshold grouping is the best, that is, the mean square error distortion is the least. In the case of threshold grouping, we compare the optimal weighted reconstruction with the Wiener linear reconstruction method. The results show that the optimal weighted reconstruction method is better than the Wiener linear reconstruction method under certain grouping parameters. 2. The optimal weighted signal reconstruction scheme is extended from an array of threshold subsystems to an arbitrary static nonlinear subsystem, and a grouping weighted stochastic quantization signal reconstruction method is proposed. Taking saturation sensor as an example, the mean square error distortion performance of multiple sets of parameters is studied and compared with Wiener linear reconstruction method. The results show that the performance of the optimal weighted reconstruction method is better than that of Wiener linear reconstruction when the number of blocks is greater than 2 and the offset parameters are set at equal intervals. Moreover, with the increase of the number of groups, the distortion performance of mean square error is improved significantly. When the number of packets is equal to the array size, the mean square error is minimized. In addition, for the slope value of saturated sensor, the performance of the optimal weighted reconstruction method is better than that of Wiener linear reconstruction method. The adaptive filtering theory is applied to the signal reconstruction method. An adaptive weighted stochastic quantization signal reconstruction method is proposed. The optimal weighted signal reconstruction method is extended to the case where the input signal with general characteristics can be processed. We apply this reconstruction method to the parallel array composed of threshold subsystem. We study the reconstruction performance of the input in the environment of Gao Si white noise and colored noise when the input characteristic is stationary and non-stationary. The results show that the adaptive weighted signal reconstruction method can not only deal with the simple case of stationary signal, but also deal with the complex cases of non-stationary signal and colored noise without the prior knowledge of input signal. In addition, the super-threshold stochastic resonance model can also be regarded as the channel of signal transmission. In this paper, we study the information transmission characteristics when the signal is generalized Gao Si distribution, and the noise is Gao Si distribution and uniform distribution. The influence of the generalized Gao Si distribution index parameters on the maximum information transmission is analyzed and discussed. It is shown that the exponential parameter is an important factor in determining the transmission characteristics of the system, and it affects the maximum value of mutual information and the corresponding position of the value. The weighted reconstruction method proposed in this paper is of great significance for the development and improvement of the theory of super-threshold stochastic resonance and for guiding its engineering application.
【学位授予单位】:青岛大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN911.7
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,本文编号:2361870
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