基于混沌信號的超聲波測距系統(tǒng)的研究與實現(xiàn).pdf

1、探測技術(shù)是一種滲透到生活生產(chǎn)方方面面的技術(shù)。國家高度重視其發(fā)展,投入了大量資金支持相關(guān)領(lǐng)域的研究。然而在探測技術(shù)的具體應(yīng)用中,有時會不可避免地出現(xiàn)對弱信號進行檢測的需要,因為信號能量在傳播過程中會不斷耗散,環(huán)境中的噪聲又不可完全消除。探測性能會受到低信噪比的影響而下降。因此需要一種具備弱信號檢測能力的探測方法,來提高在低信噪比下的探測精度,從而提高探測的有效距離。
　　本文利用混沌振子的初始條件敏感性和對短暫擾動相對免疫的特性,提

2、出了一種基于混沌信號的測距方法。文中Duffing振子被用于降低噪聲影響,因為它在表達式中含有與超聲波波形一致的正弦項,并且該正弦項的幅度值影響著整個混沌系統(tǒng)的動態(tài)特征。廣義Floquet指數(shù)作為Duffing振子動態(tài)特征的表征量之一,與其驅(qū)動力之間具有一定映射關(guān)系。此方法利用“測距信號——Duffing振子動態(tài)特征——廣義Floquet指數(shù)”三者之間的聯(lián)系,將測距信號引入Duffing振子中,再從中恢復(fù)測距所需參數(shù),通過混沌信號對隨機

3、擾動的抑制作用減小噪聲影響,從而達到提高測距精度,增加測距范圍的目的。根據(jù)不同的觀測模型,傳統(tǒng)測距方法與基于混沌信號的測距方法的精度的理論極限被推導(dǎo)得到。通過對比可知,基于混沌信號的測距方法在同樣信噪比情況下,誤差小于傳統(tǒng)測距方法。在傳統(tǒng)測距方法與基于混沌信號的測距方法的仿真對比中也得到同樣結(jié)論。
　　為了進一步驗證所提出算法的可行性,有效性和實用性,作者利用現(xiàn)場可編程門陣列、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、功率放大器、換能器、示波器等裝置搭建了一個