基于混沌弱信號(hào)檢測(cè)的聲波通信系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著世界科技不斷進(jìn)步，聲波通信發(fā)展迅速，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。聲波通信最早應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，目前主要應(yīng)用于水下聲波通信。由于電磁波和光波在水下衰減嚴(yán)重，聲波目前是水下遠(yuǎn)距離通信的最優(yōu)手段。隨著移動(dòng)智能終端的普及，開(kāi)始出現(xiàn)通過(guò)使用聲波進(jìn)行近距離通信。移動(dòng)智能終端間的聲波通信技術(shù)是未來(lái)近距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N發(fā)展趨勢(shì)，具有廣闊的發(fā)展前景。
　　聲波通信系統(tǒng)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)是強(qiáng)噪聲背景下的微弱聲波信號(hào)檢測(cè)。相比于通過(guò)濾除和抑制噪聲來(lái)提取有效信號(hào)，混

2、沌憑借其對(duì)特定頻率周期信號(hào)的敏感性以及對(duì)噪聲的強(qiáng)免疫性在弱信號(hào)檢測(cè)領(lǐng)域更具發(fā)揮潛力。
　　本文首先以 Duffing系統(tǒng)作為研究對(duì)象，分析其混沌特性及動(dòng)力學(xué)特性，通過(guò)Matlab仿真研究其弱信號(hào)檢測(cè)能力、抗干擾能力及檢測(cè)靈敏度，進(jìn)行了Multisim電路仿真，并設(shè)計(jì)制作Duffing混沌電路板，通過(guò)實(shí)際電路證實(shí)了Duffing系統(tǒng)的弱信號(hào)檢測(cè)能力。最后提出Duffing系統(tǒng)在弱信號(hào)檢測(cè)時(shí)的窄范圍檢測(cè)和混沌態(tài)周期態(tài)難區(qū)分等問(wèn)題，這些

3、問(wèn)題限制了Duffing系統(tǒng)在實(shí)際工程中的應(yīng)用。
　　針對(duì)Duffing系統(tǒng)存在的上述問(wèn)題，對(duì)Liu系統(tǒng)進(jìn)行模型改進(jìn)得到類(lèi)Liu系統(tǒng)，分析類(lèi)Liu系統(tǒng)的混沌特性及動(dòng)力學(xué)特性，對(duì)類(lèi)Liu系統(tǒng)進(jìn)行Matlab仿真，分析其弱信號(hào)檢測(cè)能力、抗干擾能力及檢測(cè)靈敏度，進(jìn)行了Multisim電路仿真，并設(shè)計(jì)制作類(lèi)Liu混沌電路板。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明類(lèi)Liu系統(tǒng)可以解決Duffing系統(tǒng)存在的問(wèn)題。
　　通過(guò)對(duì)比Duffing混沌電路板和類(lèi)Liu

4、混沌電路板的弱信號(hào)檢測(cè)性能，包括時(shí)域信號(hào)檢測(cè)性能、廣域檢測(cè)性能、檢測(cè)頻率精度、抗噪聲能力和系統(tǒng)穩(wěn)定性，得出類(lèi)Liu系統(tǒng)具有周期態(tài)收斂和廣域檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)，而Duffing系統(tǒng)具有更強(qiáng)的抗噪聲能力和更高的穩(wěn)定性。針對(duì)Duffing系統(tǒng)混沌態(tài)周期態(tài)難區(qū)分的問(wèn)題，提出Duffing-濾波器系統(tǒng)和Duffing-類(lèi)Liu組合混沌系統(tǒng)兩種解決辦法。
　　搭建了空中聲波通信系統(tǒng)和水下聲波通信系統(tǒng)，空中聲波通信系統(tǒng)主要研究混沌系統(tǒng)對(duì)低頻聲波信號(hào)的檢