摘要：本文对弱信号的定义和弱信号的应用范围进行了概述，综述了微弱信号检测理论研究和实际应用领域的发展情况，重点比较了目前在微弱信号检测技术中应用的方法：相关检测、离散信号的统计处理、基于小波分析的微弱信号检测、基于混沌振子的微弱信号检测，最后总结各个方法的特点。

关键词：微弱信号；信号检测；检测原理；检测方法

中图分类号：TP27 文献标识码：A文章编号：1674-098X(2011)03(a)-0000-00

Abstract: On the base of consulting massive materials, the paper first makes the elaboration to the research Background of current weak signal, then compares with the current applied method in the weak signal detection: Self-correlation detection technology, Discrete signal statistical disposition, weak signal detection based on wavelet transform, weak signal detection based on chaotic oscillator. Lastly, it presents the characteristics of each method.

Key words: weak signal; signal detection; theory of detection; method of detection;

1 概述

微弱信号检测是一门新兴的技术学科，它利用电子学、信息论和物理学的方法，分析噪声产生的原因和规律，研究被测信号的特征，检测出并恢复被背景噪声掩盖的微弱信号[1]。微弱信号检测的宗旨是研究如何从强噪声中提取有用信号，任务是研究微弱信号检测的理论、探索新方法和新技术，从而将其应用于各个学科领域当中。对微弱信号检测是目前检测技术领域的一个热点。常规的微弱信号检测方法主要包括时域方法和时频方法[2]。

2 相关检测

相关检测技术是一种对信号的时域信息分析和识别的检测方法，主要是对信号和噪声进行相关性分析。相关检测是频域的窄带化处理方法，是一种积分过程的相关测量。它利用信号和外加参考信号的相关特性，而这种特性是随机噪声所不具备。微弱信号中的相关检测是利用信号在时间轴上前后的相关性来度量的。实际中相关函数的运算通常利用模拟器件锁相放大器在一定时间内对信号积分而得到的相关函数[3]。

3离散信号的统计处理

在微弱光检测中，由于微弱光的量子化，光子流具有离散信号的特征，使得利用离散信息处理方法检测微弱光信号成为可能。微弱光检测又分为单道和多道两类。单道微弱光检测以具有单电子峰的光电倍增管作传感器，采用脉冲甄别和计数技术的光子计数器；多道微弱光检测是用光导摄像管或光电二极管阵列等多路转换器件作传感器，采用多道技术的光学多道分析器。

4 基于混沌振子的微弱信号检测

基于混沌振子的微弱信号检测是利用混沌系统非平衡相变对系统参数的扰动和对噪声有免疫力的特点，根据Holmes型的Duffing 振子检测系统的检测原理(如式4.1)以及Melnikov方法，研究周期微扰对混沌振子的控制，在引入噪声的情况下，则包含了非线性系统的随机分岔问题研究。[4]Holmes 型Duffing 方程的一般形式如式1.1所示[5]：

x"" (t) kx" (t) x(t) x3 (t) f cos(t) 式1.1

式中cos(t)为周期策动力；k为阻尼比；x(t) x3 (t)为非线性恢复力。

对非线性系统有着非确定性的作用，噪声能产生不同的动力学行为，可以导致混沌、有序或从吸引子中脱离。Duffing振子的参数、初始值及噪声对振子的动力特性都起到了作用，其中噪声是引入的随机序列。

5 基于小波分析的微弱信号检测

小波变换理论采用在二维平面上分析信号，发现在合适的尺度下原来是非平稳的跳变信号会呈现出同噪声截然不同的特性，是一种变分辨率的时域分析方法。继承和发展了窗口傅立叶变换的局部化思想，克服了窗口大小不随频率变化，缺乏离散正交基的缺点。基于小波变换的微弱信号检测方法是一种提取有用信号，降低突变信号中噪声的优越方法[6]。

6总结

锁相检测电路是对非高频信号的检测具有很好的性能，而且对微处理器的运算能力和速度要求不高，能实现与微处理器精确的数据采集和传输，其硬件、软件均易于实现；谐波小波构造简单，其分解变换简洁明了，对非平稳信号(方波)的噪声降低具有无可比拟的优点，可有效区别信号中的突变部分和噪声，从而实现非平稳信号的降噪，随着计算机的发展，利用混沌振子来检测微弱信号，有望降低设备成本使得该项技术具有更加广阔的应用前景。

参考文献

[1] 曾庆勇．微弱信号检测．杭州：浙江大学出版社，第二版

[2] 陈佳圭．微弱信号检测．北京：中央广播电视大学出版社，1987

[3] 唐洪宾．同步积分—噪声中提取微弱信号的一种方法．南京：南京大学学报，1997

[4] 谢涛．混沌振子在微弱信号检测中的可靠性研究．北京：仪器仪表学报，2008

[5] 李泽蓉．基于噪声和混沌振子的微弱信号检测[J]．机械制造与研究，2003．

[6] 杨宗凯．实用小波分析[M] ．西安：西安电子科技大学出版社, 1998．