基于随机共振的微弱信号增强系统——MATLAB仿真实现

资 源 简 介

本项目提供MATLAB仿真程序，演示随机共振现象如何通过优化噪声强度与双稳态势阱参数增强微弱周期信号。程序可分析信噪比提升效果，并生成共振曲线及时域/频域可视化结果。

详 情 说 明

基于随机共振的微弱信号增强系统仿真程序

项目介绍

本项目为随机共振现象的系统仿真程序，旨在模拟通过引入适量噪声增强微弱周期信号检测能力的过程。程序基于随机共振理论，通过数值求解非线性郎之万方程，研究双稳态势阱中噪声强度与信号检测效果之间的关系。该系统可用于分析在不同参数配置下，噪声如何协同弱周期信号产生共振效应，从而提升输出信噪比，为弱信号检测技术提供理论仿真支持。

功能特性

• 随机共振仿真：模拟双稳态势阱系统中的随机共振现象
• 参数灵活可调：支持调整输入信号振幅、频率，噪声方差，势阱参数（势垒高度、对称性）以及仿真时长与采样率
• 多维度可视化：生成共振曲线（信噪比随噪声强度变化）、输入/输出信号时域对比图、输出信号功率谱密度图
• 性能量化分析：自动计算并显示最佳共振点处的信噪比增益数值

使用方法

1. 参数设置：修改程序中的信号参数（振幅、频率）、噪声强度、双稳态势阱参数（a、b值）以及仿真时间与采样率
2. 运行仿真：执行主程序开始随机共振过程模拟
3. 结果分析：查看生成的时域信号对比图、频谱图和共振曲线，分析不同噪声强度下的信噪比变化趋势
4. 优化调整：根据共振曲线确定最佳噪声强度，重新仿真观察信号增强效果

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 信号处理工具箱（用于频谱分析）
• 至少4GB内存（处理长时间仿真时推荐8GB以上）

文件说明

主程序文件完成了系统核心功能的集成与实现，主要包括：随机共振系统的参数初始化与配置，采用四阶龙格-库塔法对郎之万方程进行数值求解，对输入输出信号进行时域与频域分析并计算信噪比指标，生成共振曲线以展示噪声强度与信噪比增强效果的依赖关系，以及最终结果的可视化展示。