改进高阶Vanderpol振子在微弱信号检测中的应用

来源：电讯技术杂志2017年第6期北京时间：

作者：姜烁,徐艳春,刘宇龙,杜于飞

单位：(梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室(三峡大学)，湖北 宜昌 443002)

摘要：在高精度的微弱光电信号检测系统中，存在信号被强噪声湮没的情况。针对这一问题，提出了一种基于改进高阶Vanderpol振子的微弱正弦信号定量检测方法。该方法利用改进高阶广义Vanderpol系统的高灵敏度与强抗噪性的特点提高了微弱信号检测的可靠性，再结合Lyapunov指数定量检测和90°移相补偿来实现混沌系统状态的量化判断和待测信号参数的高精度提取。仿真结果表明改进的Vanderpol振子比传统Vanderpol振子运算速度更快。与传统Duffing振子相比，在5%幅值检测误差范围内，改进的高阶广义Vanderpol系统可多获得37 dB的信噪比增益和60 dB的检测门限增益；与基于相轨迹突变定性检测待测信号幅相法相比，90°移相补偿幅相定量检测法在信噪比降低时其检测相对误差仍可控制在2%以内。改进算法实现了微弱正弦信号的高灵敏度和高精度的幅相检测。

关键词：电力系统；微弱信号检测；混沌系统；Vanderpol振子；移相补偿；Lyapunov指数；

基金资助：教育部留学回国人员科研启动基金（KJ2015QT007）