基于混沌振子的微弱光電信號(hào)檢測技術(shù)研究.pdf

1、在紅外物理領(lǐng)域，發(fā)射率是材料重要的紅外輻射特性參數(shù)，它的有效測量在工農(nóng)業(yè)和國防領(lǐng)域有著重要的意義。然而物理上的普朗克定律因數(shù)學(xué)欠定問題無法從輻射信號(hào)中分離出目標(biāo)的發(fā)射率和真溫。近年來發(fā)展起來的多光譜法是一種有效的解決方法，但是需要對(duì)輻射光電信號(hào)按波長進(jìn)行分光，波長數(shù)越多多光譜處理結(jié)果精度越高，但每個(gè)工作波段內(nèi)的輻射能量就變得非常微弱，這些信號(hào)淹沒在強(qiáng)噪聲背景下，傳統(tǒng)的光電信號(hào)檢測方法已不能滿足此項(xiàng)技術(shù)的需要，因此必須研究強(qiáng)噪聲背景下微弱

2、光電信號(hào)檢測技術(shù)。此外，我國目前正在研制高光譜衛(wèi)星，波長需分辨到納米級(jí)，也需要研究更高精度的微弱光電信號(hào)檢測技術(shù)。
　　在這些高精度的微弱光電信號(hào)檢測系統(tǒng)中，為了減小零點(diǎn)漂移對(duì)恒定微弱光電信號(hào)的影響，首先通過調(diào)制盤將光電信號(hào)調(diào)制成周期信號(hào)，從而在傳感器上接收到含噪聲的微弱周期信號(hào)，以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)檢測。
　　研究表明，混沌理論對(duì)任何零均值噪聲均具有極強(qiáng)的“免疫力”，而對(duì)微弱的周期信號(hào)卻很敏感，因此可以很好地解決目前微弱光電信號(hào)檢

3、測存在的問題。
　　首先分析了典型混沌系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及動(dòng)態(tài)特性，深入研究了微弱光電信號(hào)幅值和頻率對(duì)典型混沌系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響，利用典型混沌系統(tǒng)對(duì)信號(hào)幅值和頻率的敏感性及系統(tǒng)相變情況，確立了微弱光電信號(hào)檢測系統(tǒng)中的最優(yōu)混沌模型。
　　在最優(yōu)混沌模型的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)最優(yōu)混沌模型動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析，提出將李亞普諾夫指數(shù)法引入到最優(yōu)混沌模型中，從定量的角度計(jì)算混沌系統(tǒng)的閾值，并應(yīng)用周期系數(shù)微分方程理論和小數(shù)據(jù)量法進(jìn)行微弱光電信號(hào)幅值

4、的檢測，從而確立了微弱光電信號(hào)檢測系統(tǒng)中最優(yōu)混沌模型可檢測的最低信噪比。
　　為了檢測微弱光電信號(hào)的未知頻率，提出了基于比例微分控制策略的R?ssler混沌系統(tǒng)檢測微弱光電信號(hào)頻率的方法，通過比例微分控制策略實(shí)現(xiàn)對(duì) R?ssler混沌系統(tǒng)的周期控制，然后利用譜分析的方法，實(shí)現(xiàn)任意位置的信號(hào)頻率檢測。在此基礎(chǔ)上，針對(duì) R?ssler混沌系統(tǒng)階數(shù)較高，控制過程復(fù)雜的問題，提出了基于混沌模型的自適應(yīng)頻率檢測方法，通過對(duì)待檢信號(hào)頻率與Du

5、ffing系統(tǒng)周期策動(dòng)力頻率間的頻差控制，實(shí)現(xiàn)頻率檢測中的混沌模型自適應(yīng)選擇，從而實(shí)現(xiàn)檢測強(qiáng)噪聲背景下微弱光電信號(hào)頻率的目的。
　　最后，在基于最優(yōu)混沌模型的微弱光電信號(hào)幅值和頻率檢測方法的基礎(chǔ)上，建立了基于混沌振子的微弱光電信號(hào)檢測實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并對(duì)微弱光電信號(hào)的幅值和頻率檢測進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了基于混沌振子的微弱光電信號(hào)檢測方法的正確性和有效性。同時(shí)，將該檢測系統(tǒng)應(yīng)用于雙向反射分布函數(shù)測量系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了雙向反射分布函數(shù)測