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基于MATLAB的变尺度随机共振信号增强与检测系统
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资 源 简 介
本系统利用MATLAB实现变尺度随机共振算法，通过调节非线性系统参数在噪声辅助下产生共振，有效增强微弱信号并提升检测性能。适用于生物医学、通信等领域的信号处理应用。
详 情 说 明
基于MATLAB的变尺度随机共振信号增强与检测系统
项目介绍
本项目实现了一种基于变尺度随机共振（Variable-Scale Stochastic Resonance）的弱信号检测与增强系统。系统通过调节非线性双稳态系统的尺度参数，在噪声辅助下产生共振现象，从而有效增强微弱周期信号的检测能力。该系统特别适用于信噪比极低的场景，如生物医学信号处理、机械故障诊断、环境振动监测等领域。
功能特性
- 变尺度随机共振算法：采用非线性双稳态系统模型，通过尺度参数调节实现最优共振效果
- 参数自适应优化：智能调节尺度参数范围，自动寻找最佳共振点
- 多尺度分析能力：支持多尺度参数扫描，全面分析信号在不同尺度下的共振特性
- 可视化分析界面：提供共振效果对比图、参数优化轨迹、频谱分析等可视化工具
- 性能量化评估：自动计算信噪比提升倍数，生成详细的处理效果分析报告
- 参数敏感性分析：评估关键参数变化对系统性能的影响程度
使用方法
基本使用流程
- 准备输入信号：准备包含噪声的微弱周期信号数据（.mat文件或数值数组）
- 配置系统参数：
- 设置处理参数：
- 执行信号增强：运行主程序进行处理
- 分析处理结果：查看输出的增强信号和分析报告
参数配置示例
% 基本参数配置 fs = 1000; % 采样频率 1000Hz scale_range = [0.1, 5.0]; % 尺度参数范围 a = 1.0; % 双稳态系统参数a b = 1.0; % 双稳态系统参数b noise_coeff = 0.5; % 噪声强度调节系数
% 处理参数 step_size = 0.1; % 尺度变化步长 max_iterations = 100; % 最大迭代次数 target_snr = 10; % 目标信噪比
系统要求
软件环境
- MATLAB R2018a 或更高版本
- 必需工具箱：
硬件建议
- 内存：至少 4GB RAM
- 处理器：Intel Core i5 或同等性能以上
- 硬盘空间：至少 1GB 可用空间
文件说明
主程序文件实现了系统的核心处理流程，包括信号预处理、变尺度随机共振算法执行、参数自适应优化、共振效果评估以及结果可视化等功能。该文件整合了双稳态系统建模、尺度参数扫描优化、信噪比计算分析等关键模块，能够完成从原始信号输入到增强结果输出的完整处理链条，并生成包含参数优化轨迹和性能对比图的分析报告。
