基于混沌的海洋水聲弱信號檢測及其數(shù)據(jù)傳輸.pdf

1、我國在國際舞臺上的地位節(jié)節(jié)攀升，在經(jīng)濟與政治共同提升的同時，勢必會引來“霸權(quán)國家”的挑釁。海洋如此廣袤卻仍有廣闊的未被開辟空間，必然會成為大國間的征戰(zhàn)場地，保衛(wèi)我國安全的首要任務(wù)是探測敵軍艦隊，預(yù)防被襲。因此，海洋水聲微弱信號的檢測及其數(shù)據(jù)傳輸與通信是一項重要的課題。針對海洋水聲微弱信號的檢測問題，本文選取對微弱信號有較高的敏感度以及對噪聲有強免疫性的混沌系統(tǒng)進行研究；針對檢測數(shù)據(jù)傳輸與通信問題，本文選取北斗通信途徑進行研究。本文主要研

2、究內(nèi)容如下：
　　首先，本文以傳統(tǒng)Duffing系統(tǒng)為研究對象，對其進行混沌特性分析、動力學(xué)特性分析，找出Duffing系統(tǒng)由混沌態(tài)變?yōu)榇笾芷趹B(tài)的臨界閾值點，對Duffing系統(tǒng)進行仿真，分析其微弱信號檢測、低信噪比等特性，進行了Multisim電路仿真，證實了Duffing系統(tǒng)的弱信號檢測能力，其信噪比低至-80dB，但發(fā)現(xiàn)Duffing系統(tǒng)用于微弱信號檢測的窄域檢測和周期態(tài)不收斂等問題，這些問題限制了Duffing系統(tǒng)在實際工

3、程中的應(yīng)用。
　　其次，針對傳統(tǒng)Duffing系統(tǒng)窄域檢測和周期態(tài)不收斂等問題，本文提出了兩種改進方案。第一種是利用非共振參數(shù)擾動法對非Duffing系統(tǒng)(Liu系統(tǒng))進行模型改進，依據(jù)平均值法對系統(tǒng)進行快慢系統(tǒng)變換，找出臨界閾值點。對改進系統(tǒng)進行仿真，分析其微弱信號檢測能力、信噪比下限，實際仿真可得改進系統(tǒng)可用于微弱信號檢測，信噪比下限為-44.77dB。但此方法檢測不穩(wěn)定、電路設(shè)計復(fù)雜。第二種方案是利用周期信號擾動法對Liu系

4、統(tǒng)進行模型改進，得到類Liu系統(tǒng)，分析類Liu系統(tǒng)的混沌特性、動力學(xué)特性，而后對類Liu系統(tǒng)進行Matlab仿真，分析其微弱信號檢測、低信噪比等特性，并進行了Multisim電路仿真。實驗結(jié)果證明類Liu系統(tǒng)可以解決傳統(tǒng)Duffing系統(tǒng)窄域檢測和周期態(tài)不收斂問題，并且信噪比可低至-70dB。
　　最后，針對海洋環(huán)境無網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋的問題，本文提出利用北斗短報文通信系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)傳輸，對北斗短報文通信原理及通信協(xié)議進行了詳細分析，最后