Нелинейная фильтрация хаотического сигнала при наличии шумов

Андрей Николаевич Казимиров, Владимир Федорович Тележкин

Аннотация


Создание радиотехнических систем на основе эффектов стохастической и хаотической динамик является перспективным направлением. Задачу разработки таких систем необходимо ориентировать на использование результатов теоретических исследований процессов в нелинейных радиофизических системах. Предметом настоящего исследования является нелинейная фильтрация смеси хаотического колебания и шума на основе эффекта стохастического резонанса, происходящего в бистабильной системе, с целью выделения информационного хаотического сигнала. Обычно полагают шум «белым», а сигнал узкополосным. В качестве бистабильной системы может быть применен триггер Шмитта. Для узкополосных сигналов эффект стохастического резонанса исследован достаточно подробно в теоретическом плане, для широкополосных информационных сигналов прикладные исследования недостаточны. Эффект стохастического резонанса – это явление, при котором отклик нелинейной системы на слабый внешний сигнал усиливается с ростом интенсивности шума до некоторого его оптимального значения. При исследовании радиотехнических систем в качестве информационных могут использоваться хаотические колебания. Теоретической базой для исследований систем обработки информации в радиотехнических системах с использованием хаотических сигналов служат исследования в области нелинейной радиофизики. Особое значение при этом имеет отбор решений на модельном уровне, в частности по результатам схемотехнического моделирования практически реализуемых устройств на существующей элементной базе.


Ключевые слова


стохастический резонанс; хаотическая динамика; бистабильная система; триггер Шмитта; нелинейная динамическая система; хаотическая динамика; оптимальный уровень шума; нелинейный фильтр; спектральный анализ исследуемых колебаний

Полный текст:

PDF (English)

Литература


Lorenz E.N. Deterministic Nonperiodic flow. J. Atmos. Sci., 1963, vol. 20, рр. 130–133.

Rossler O.E. An Equation for Continuous Chaos. Phys. Lett. A., 1976, vol. 57A, 5, рр. 397–398.

Matsumoto T. A Chaotic Attractor from Chua’s Circuit. IEEE Trans. Circuits Syst., 1984, vol. CAS-31, pp.1055–1058.

Zlong G.-Q., Ayrom F. Experimental Confirmation of Chaos from Chua’s Circuit. Int. J. Circuit Theory Appl., 1985, vol. 13, pp. 93–98.

Carcasses J., Mira C., Bosch M., Simo C., Tatjer J.C. “Crossroad Area – Spring Area” Transition (I) Parameter Plane Representation. International Journal of Bifurcation and Chaos, 1991, vol. 1, no. 1, pp. 183–196.

Carcasses J., Mira C., Bosch M., Simo C., Tatjer J.C. “Crossroad Area – Spring Area” Transition (II). Foliated Parametric Representation. International Journal of Bifurcation and Chaos, 1991, vol. 1, no. 2, pp. 339–348.

Elhadj Z., Sprott J.C. A Minimal 2-Dquadratic Map with Quasi-periodic Route to Chaos. International Journal of Bifurcation and Chaos, 2008, no. 5, pp. 1567–1577. DOI: 10.1142/S021812740802118X

Froeschlé С., Lega E., Guzzo M. Analysis of the Chaotic Behaviour of Orbits Diffusing along the Arnold Web. Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy, 2006, vol. 95, iss. 1-4, pp. 141–153. DOI: 10.1007/s10569-006-9004-2

Guzzo M., Lega E., Froeschlé С. First Numerical Evidence of Global Arnold Diffusion in QuasiIntegrable Systems. Discrete and Continuous DynamicalSystems – Series B, 2005, vol. 5, no. 3, pp. 687–698. DOI: 10.3934/dcdsb.2005.5.687

Richter H. The Generalized Henon Maps: Examples for Higher-Dimensional Chaos. International Journal of Bifurcation and Chaos, 2002, vol. 12, no. 6, pp. 1371–1384. DOI: 10.1142/s0218127402005121

Richter H. On a Family of Maps with Multiple Chaotic Attractors. Chaos, Solitons & Fractals, vol. 36, no. 3, 2008, pp. 559–571. DOI: 10.1016/j.chaos.2007.07.089

Elhadj Z., Sprott J.C. Classification of Three-Dimensional Quadratic Diffeomorphisms with Constant Jacobian. Frontiers of Physics in China, 2009, vol. 4, no. 1, pp. 111–121. DOI: 10.1007/s11467-009-0005-y

Kaneko K. Doubling of Torus. Progress of Theoretical Physics, 1983, vol. 69, no. 6, pp. 1806–1810. DOI: 10.1143/ptp.69.1806

Stagliano J., Wersingera Jr., Slaminkab E. Doubling Bifurcations of Destroyed T2 Tori. Physica D, 1996, vol. 92, no. 3-4, pp. 164–177. DOI: 10.1016/0167-2789(95)00273-1

Beck C., Schlogl F. Thermodynamics of Chaotic Systems. Cambridge. Cambridge Univ. Press, 1993. 461 p.

Kazimirov A.N., Telezhkin V.F. [Generator of Superbroadband Fractal Signal for Radio Engineering Communication Systems]. Doklady 16-y Mezhdunarodnoy konferentsii “Tsifrovaya obrabotka signalov i ikh primenenie” (DSPA-2014) [Reports of 16-th International Conference “Digital Processing of Signals and its Application”] (DSPA-2014). Vol. 1. Moscow, 2013, pp. 401–404. (in Russ.)

Dombrovsky A.N., Reshetnyak S.A. [Stochastic Resonance and Filtration of Signals in Nonlinear System of the Second Order]. Radio Engineering, 2007, no. 9. pp. 19–25. (in Russ.)




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/ctcr180314

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.