基于非線性系統(tǒng)的微弱通信信號(hào)檢測(cè).pdf

1、隨著微弱信號(hào)檢測(cè)理論與應(yīng)用的發(fā)展，人們把目光轉(zhuǎn)向非線性科學(xué)?；诜蔷€性系統(tǒng)的信號(hào)檢測(cè)技術(shù)是近二十年才發(fā)展起來的一類微弱信號(hào)處理新方法。非線性檢測(cè)方法具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值，在無線通信、雷達(dá)系統(tǒng)、故障檢測(cè)、生物醫(yī)學(xué)和地質(zhì)學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛而誘人的應(yīng)用前景，有關(guān)的理論和算法研究都得到了較快的發(fā)展，已經(jīng)取得了一系列重要研究成果。目前，將非線性科學(xué)應(yīng)用于微弱信號(hào)檢測(cè)的方法主要有兩種：混沌振子檢測(cè)方法和隨機(jī)共振方法。
　　 本論文介紹了微

2、弱信號(hào)的定義和微弱信號(hào)檢測(cè)的發(fā)展歷程，詳細(xì)分析了混沌振子檢測(cè)方法和隨機(jī)共振方法的基本原理和理論，研究了基于非線性系統(tǒng)的微弱通信信號(hào)檢測(cè)方法。
　　 論文的主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面：
　　 (1)混沌系統(tǒng)狀態(tài)的判別是混沌檢測(cè)的關(guān)鍵步驟，在研究傳統(tǒng)判別方法的基礎(chǔ)上，提出了基于二維近似熵、功率譜熵、分形維數(shù)的判別方法，通過研究發(fā)現(xiàn)基于功率譜熵值的判別方法比較有效，該方法直接計(jì)算系統(tǒng)輸出時(shí)間序列的功率譜熵值，不需要重構(gòu)系

3、統(tǒng)相空間，具有判別準(zhǔn)確性高、計(jì)算速度快的優(yōu)點(diǎn)。
　　 (2)混沌檢測(cè)系統(tǒng)在有無待測(cè)信號(hào)存在時(shí)系統(tǒng)表現(xiàn)出不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，結(jié)合二進(jìn)制幅移鍵控(ASK)信號(hào)的調(diào)制方式，提出了利用混沌系統(tǒng)解調(diào)微弱幅移鍵控信號(hào)的基本思想。利用功率譜熵的方法判別系統(tǒng)輸出狀態(tài)，成功實(shí)現(xiàn)了低信噪比ASK信號(hào)的混沌解調(diào)。莫爾斯電報(bào)信號(hào)與ASK信號(hào)具有相似的形式，所以應(yīng)用同樣的方法可以實(shí)現(xiàn)莫爾斯電報(bào)信號(hào)檢測(cè)。
　　 (3)分析了間歇混沌的產(chǎn)生機(jī)理，當(dāng)待測(cè)信

4、號(hào)和系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率差大于驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率的0.04倍時(shí)，混沌系統(tǒng)不會(huì)進(jìn)入周期運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。根據(jù)該條件，結(jié)合二進(jìn)制頻移鍵控(FSK)信號(hào)的調(diào)制方式，提出了基于混沌系統(tǒng)和功率譜熵的微弱FSK信號(hào)解調(diào)方法。
　　 (4)二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)信號(hào)利用載波信號(hào)的不同相位表示信息，根據(jù)正弦信號(hào)混沌檢測(cè)的相位條件和BPSK信號(hào)的調(diào)制方式，研究了利用Duffing系統(tǒng)進(jìn)行強(qiáng)噪聲背景中BPSK信號(hào)解調(diào)的基本思想，結(jié)合功率譜熵判別方法，實(shí)現(xiàn)了BP

5、SK信號(hào)的解調(diào)。
　　 (5)介紹了雙穩(wěn)系統(tǒng)及其數(shù)學(xué)模型，研究了周期信號(hào)和二進(jìn)制基帶信號(hào)的隨機(jī)共振現(xiàn)象，并分析了非周期隨機(jī)共振的物理機(jī)制。仿真發(fā)現(xiàn)，當(dāng)輸入噪聲強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)增加時(shí)，系統(tǒng)輸出信號(hào)得到明顯改善。
　　 研究表明，非線性檢測(cè)方法對(duì)于微弱信號(hào)表現(xiàn)出良好的檢測(cè)性能。利用混沌振子和功率譜熵解調(diào)微弱數(shù)字調(diào)制信號(hào)的抗噪性能優(yōu)于傳統(tǒng)的相干解調(diào)方法。隨機(jī)共振系統(tǒng)可以有效地利用輸入噪聲的能量，改善系統(tǒng)輸出信號(hào)，進(jìn)而提高微弱信