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基于磁耦合与自突触耦合神经元随机共振研究

广西大学学报(自然科学版) 2025年第1期50卷 149-160页

作者：欧小红覃玉荣陈妮广西大学计算机与电子信息学院广西南宁530004 广西医科大学第一附属医院医疗设备科广西南宁530000 广西医科大学生命科学研究院广西南宁530021

为了研究磁、电和化学自突触耦合共同作用对神经元随机共振强度的影响,解决单一耦合方式未能如实反映人体真实耦合情况的问题,本文在同时考虑磁、电和化学自突触作用条件下,构建高斯白噪声和弱周期性外刺激信号作用下的神经元膜电位非... 详细信息

为了研究磁、电和化学自突触耦合共同作用对神经元随机共振强度的影响,解决单一耦合方式未能如实反映人体真实耦合情况的问题,本文在同时考虑磁、电和化学自突触作用条件下,构建高斯白噪声和弱周期性外刺激信号作用下的神经元膜电位非线性变化模型,以膜电位一次谐波(频率和外刺激相同)的傅里叶系数作为随机共振强度评价指标,开展弱周期性外刺激信号作用下高斯白噪声诱导的神经元随机共振仿真研究。结果表明:①随机共振强度随电和化学自突触电导增大而增强,随磁耦合强度的增大而减弱;②在外刺激信号参数给定条件下,电自突触延时量决定了自突触对神经元放电起正反馈还是负反馈作用,从而增强或减弱神经元随机共振强度;③相对磁和电或磁和化学自突触2种耦合方式而言,磁、电和化学自突触的协同作用对外刺激信号的传导具有更好的调节能力。

关键词：磁耦合电自突触化学自突触随机共振

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耦合高斯噪声背景下非线性系统随机共振研究

科学技术创新 2025年第8期 9-12页

作者：王超杰吴明发张红蔚毛利影江西工业工程职业技术学院江西萍乡下埠镇中心幼儿园江西萍乡华中师范大学附属清丰高级中学河南清丰

随着模型复杂性和关联性增强,高维度模型更贴近现实,反映事物本质。因此本研究聚焦于耦合高斯噪声背景下非线性系统的随机共振。考虑耦合高斯噪声特性,建立非线性系统模型;优化系统参数补偿随机共振,探讨随机共振产生的条件和机制;模拟... 详细信息

随着模型复杂性和关联性增强,高维度模型更贴近现实,反映事物本质。因此本研究聚焦于耦合高斯噪声背景下非线性系统的随机共振。考虑耦合高斯噪声特性,建立非线性系统模型;优化系统参数补偿随机共振,探讨随机共振产生的条件和机制;模拟不同噪声强度下的系统响应,检测随机共振现象。实验表明,该方法能克服饱和限制,抗噪能力强,对多倍频信号检测性能良好,且在耦合高斯噪声环境下展现出更优的故障信号检测效能,适用于实际工程应用。

关键词：耦合网络系统非线性系统协同效应随机共振高斯噪声

随机共振动力学机理及其微弱信号检测方法的研究

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物理学报 2014年第11期63卷 111-121页

作者：范剑赵文礼张明路檀润华王万强河北工业大学机械工程学院天津300401 台州学院机电工程系台州318000 杭州电子科技大学机械工程学院杭州310018

目前已有的随机共振理论对于随机共振系统的非线性动力学行为及其发生机理阐释得不够具体和明晰,本文从分析一阶非线性Duffing方程的动力学特性入手,推导得到非自治Duffing方程的吸引子曲线,基于该曲线和输入信号之间的映射关系分析了... 详细信息

目前已有的随机共振理论对于随机共振系统的非线性动力学行为及其发生机理阐释得不够具体和明晰,本文从分析一阶非线性Duffing方程的动力学特性入手,推导得到非自治Duffing方程的吸引子曲线,基于该曲线和输入信号之间的映射关系分析了系统输出的动力学行为,并由此进一步定性分析了随机共振现象发生的动力学机理;研究表明:作用于系统的内禀信号能推动系统动点沿吸引子曲线移动,它对系统的输出起内在的和本质的作用,而噪声在一定条件下能够诱发系统产生跃迁行为;文章最后利用该动力学机理对已有的调参数和调阻尼等基于随机共振的微弱信号检测方法作了统一和延拓.

关键词：随机共振微弱信号检测吸引子曲线

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随机共振技术在齿轮箱故障检测中的应用

振动工程学报 2004年第2期17卷 201-204页

作者：杨定新胡茑庆杨银刚温熙森国防科技大学机电工程与自动化学院长沙410073

讨论了利用 SR原理从强背景噪声中提取微弱周期特征信号的方法 ,给出了 SR模型数值求解的新算法。在对齿轮箱故障进行数值仿真的基础上 ,将此方法用于某型直升机中间减速器齿轮点蚀故障的微弱特征信号提取 ,结果表明 ,该方法能有效提取... 详细信息

讨论了利用 SR原理从强背景噪声中提取微弱周期特征信号的方法 ,给出了 SR模型数值求解的新算法。在对齿轮箱故障进行数值仿真的基础上 ,将此方法用于某型直升机中间减速器齿轮点蚀故障的微弱特征信号提取 ,结果表明 ,该方法能有效提取出齿轮发生早期点蚀故障时的微弱特征信号。

关键词：随机共振齿轮箱故障检测信号检测直升机

随机共振神经元利用噪声辅助进行信号传输特性分析

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东南大学学报（自然科学版） 2005年第5期35卷 710-713页

作者：约尔钦.宁克段江海宋爱国吴涓东南大学仪器科学与工程系南京210096

根据生物神经元是利用噪声通过随机共振机制进行信息处理的现象,以阀值神经元为例,采用香农第二定理,分析了双极性信号和白噪声通过由多个神经元串联或并联组成的系统的输出情况,从品质因数、传输长度等角度对多个神经元串联系统的输出... 详细信息

根据生物神经元是利用噪声通过随机共振机制进行信息处理的现象,以阀值神经元为例,采用香农第二定理,分析了双极性信号和白噪声通过由多个神经元串联或并联组成的系统的输出情况,从品质因数、传输长度等角度对多个神经元串联系统的输出特性随噪声强度变化进行了分析.实验结果表明:系统存在随机共振现象,即存在最优的噪声量可以最大限度地增强信息传输;串联时传输信息量随级数的增大而减小,并联时正好相反;噪声的分布形式只影响共振效应的强弱,而不影响系统的随机共振特性;均匀白噪声比高斯白噪声有更强的共振效应.从而说明了噪声对信息传输的积极作用.

关键词：随机共振阈值神经元信息理论双极性信号传输

随机共振与响应灵敏度相结合的结构损伤检测方法

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西南交通大学学报 2013年第5期48卷 818-824页

作者：刘鎏闫云聚常晓通袭有西北工业大学力学与土木建筑学院陕西西安710072

为了解决强噪声背景环境下的结构损伤识别问题,提出了一种基于非线性降噪和损伤定位相结合的两步法.第一步将结构的激励响应和背景噪声通过非线性随机共振系统进行处理,降低背景噪声的干扰以突出响应;第二步将结构的局部微小损伤模拟为... 详细信息

为了解决强噪声背景环境下的结构损伤识别问题,提出了一种基于非线性降噪和损伤定位相结合的两步法.第一步将结构的激励响应和背景噪声通过非线性随机共振系统进行处理,降低背景噪声的干扰以突出响应;第二步将结构的局部微小损伤模拟为单元弹性模量的减少,求得响应信息对单元弹性模量的灵敏度,据此对结构单元弹性模量进行修正,从而实现结构损伤的定位.数值算例表明,该方法在50%噪声水平环境下,能较好地实现损伤定位,单一损伤识别误差率不超过0.2%,多损伤识别的误差率不超过0.5%.

关键词：随机共振响应灵敏度损伤识别动力响应

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随机共振法估计二水听器时延差

声学学报 2020年第5期45卷 646-654页

作者：夏峙李琪唐锐哈尔滨工程大学水声技术重点实验室哈尔滨150001 海洋信息获取与安全工信部重点实验室(哈尔滨工程大学)工业和信息化部哈尔滨150001 哈尔滨工程大学水声工程学院哈尔滨150001

针对二元阵航船目标方位估计问题,提出了一种基于随机共振滤波的航船辐射噪声双水听器时延差估计方法。设计了一种随机共振滤波器,提取航船螺旋桨旋转噪声在水听器接收信号中出现的本地时间,并通过滤波结果的互相关来估计目标辐射噪声... 详细信息

针对二元阵航船目标方位估计问题,提出了一种基于随机共振滤波的航船辐射噪声双水听器时延差估计方法。设计了一种随机共振滤波器,提取航船螺旋桨旋转噪声在水听器接收信号中出现的本地时间,并通过滤波结果的互相关来估计目标辐射噪声分别到达两个水听器的时延差。在5 dB的输入信噪比下进行200次仿真,提出方法时延估计的归一化均方误差要低于互谱方法一个数量级。对于海试中的非合作航船,提出的方法可以在1 km距离下准确估计出目标辐射噪声到达双水听器的时延差,从而为在二元阵上实现对航船目标的准确测向提供基础。

关键词：归一化均方误差时延差输入信噪比时延估计随机共振水听器二元阵辐射噪声

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随机共振算法在北斗微弱信号捕获中的应用

武汉大学学报（信息科学版） 2018年第4期43卷 605-612页

作者：陈亮王勋中国空间技术研究院钱学森空间技术实验室北京100029 北京自动化控制设备研究所北京100074

为了提高北斗二代卫星接收机的捕获灵敏度,提出了一种基于自适应随机共振算法的微弱北斗信号捕获方法。将DBZP（Double Block Zero Padding）方法和自适应随机共振算法相结合,消除了导航数据位和NH码跳变的影响,显著提高了信噪比,能够... 详细信息

为了提高北斗二代卫星接收机的捕获灵敏度,提出了一种基于自适应随机共振算法的微弱北斗信号捕获方法。将DBZP（Double Block Zero Padding）方法和自适应随机共振算法相结合,消除了导航数据位和NH码跳变的影响,显著提高了信噪比,能够实现微弱北斗信号的高灵敏度快速捕获。仿真结果验证和实际测试表明,该方法应用于微弱环境下的北斗信号捕获实时性好、灵敏度高,具有较高的应用价值。

关键词：北斗二代随机共振快速捕获高灵敏度

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随机共振在信号处理中应用研究的回顾与展望

电子学报 2009年第4期37卷 811-818页

作者：张雷宋爱国东南大学仪器科学与工程学院江苏南京210096 中国计量学院计算机科学系浙江杭州310018

非线性系统、弱的驱动信号和适量的噪声:在一定条件下,三者的相互协作使得噪声在一定程度上能够对信号起到增强的作用,这种反常的现象被定义为随机共振.本文以信号的估计与检测为主线,分析了推动随机共振应用发展的信息学与生物学背景,... 详细信息

非线性系统、弱的驱动信号和适量的噪声:在一定条件下,三者的相互协作使得噪声在一定程度上能够对信号起到增强的作用,这种反常的现象被定义为随机共振.本文以信号的估计与检测为主线,分析了推动随机共振应用发展的信息学与生物学背景,综述了随机共振在工程信号处理方面的最新进展,深入的介绍了一些模型以及存在的问题,并指出了进一步研究的方向.

关键词：随机共振信号检测信号估计非线性信号处理内蕴随机共振