基于混沌振子的微弱信號檢測方法研究.pdf

1、將混沌理論應(yīng)用于微弱信號檢測是一個開創(chuàng)性的研究，它拓寬了混沌理論的應(yīng)用領(lǐng)域，將微弱信號檢測理論推進(jìn)了一大步。本文全面深入研究了混沌振子在微弱信號檢測中的應(yīng)用問題，研究了利用非線性振動系統(tǒng)對不同信號的檢測，得到了低信噪比條件下信號檢測的有效方法。并對不同的方法進(jìn)行了詳細(xì)的理論推導(dǎo)，計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證了算法的有效性。主要工作如下： (1)簡要介紹了研究混沌振子檢測的必備理論知識，主要包括動力系統(tǒng)基本概念及判別混沌現(xiàn)象的三種方法：數(shù)值方法

2、、Lyapunov方法、Melnikov方法，這是利用混沌振子檢測微弱信號的重要環(huán)節(jié)。 (2)詳細(xì)分析了Duffing系統(tǒng)復(fù)雜的動力學(xué)性態(tài)，利用Melnikov方法分析了其具有混沌特性，利用數(shù)值方法清楚地判定了混沌檢測系統(tǒng)的性態(tài)；深入分析了噪聲強(qiáng)度及混沌臨界值對檢測性能的影響，科學(xué)地確定了混沌臨界值。 (3)全面深入地研究了Duffing振子用于微弱正弦信號檢測的機(jī)理，并把混沌臨界狀態(tài)檢測法和傳統(tǒng)檢測方法相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)-5

3、0dB以下超低信噪比的微弱正弦信號檢測；建立了混沌振子陣列，實(shí)現(xiàn)低信噪比下正弦信號頻率的估計(jì)。對此均作了詳細(xì)的理論分析，計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證了該方法的有效性。 (4)通常Duffing振子只能用于周期信號的檢測，本文基于混沌臨界狀態(tài)檢測法，首次把Duffing振子成功地應(yīng)用到非周期的微弱DSSS信號的檢測上。通過兩種途徑：對信號進(jìn)行預(yù)處理，提取出其中的周期信息，轉(zhuǎn)化為單頻信號檢測；從研究Duffing振子對方波調(diào)制信號的敏感性出發(fā)，全

4、面分析其中的間歇混沌現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)信噪比-20dB以下DSSS信號的檢測。通過詳細(xì)的理論分析和計(jì)算機(jī)仿真加以驗(yàn)證。 (5)全面深入研究了雙穩(wěn)Duffing系統(tǒng)的隨機(jī)共振原理，并研究了基于Duffing系統(tǒng)隨機(jī)共振技術(shù)的微弱隨機(jī)二元碼檢測方法。理論分析和計(jì)算機(jī)仿真表明，該方法不需要知道被檢測信號的任何先驗(yàn)條件，可估計(jì)出信號波形，且檢測信噪比可以達(dá)到-25dB以下，擴(kuò)展了隨機(jī)共振技術(shù)在微弱信號檢測方面的應(yīng)用；比較了Duffing振子兩種

5、微弱信號檢測方法的區(qū)別。 (6)深入探討了另一種混沌振子-Lorenz振子的混沌性態(tài)，詳細(xì)分析了Lorenz系統(tǒng)族的混沌吸引子；分析了微弱正弦信號對Lorenz系統(tǒng)混沌狀態(tài)的影響，為微弱正弦信號檢測引出了另一條思路，并對此做了計(jì)算機(jī)仿真。 (7)深入分析二維Duffing系統(tǒng)和三維Lorenz系統(tǒng)的Lyapunov指數(shù)，給出了一個定量的標(biāo)準(zhǔn)，清楚地判斷出混沌檢測系統(tǒng)瞬時動力學(xué)運(yùn)動狀態(tài)。詳細(xì)的理論分析及計(jì)算機(jī)性能仿真實(shí)驗(yàn)表