杨进[1]2012年在《基于混沌理论的MIMO雷达正交波形设计与目标检测技术研究》文中认为正交波形设计与优化是MIMO（Multi-Input Multi-Output）雷达研究的基础性问题之一，在聚集式MIMO雷达和分散型MIMO雷达研究中均占有十分重要的地位。混沌信号产生简单、易于复制重现、数量多、类随机、遍历、无周期，在正交波形设计中具有天然优势。基于二者契合点，本文深入研究了基于混沌理论的MIMO雷达正交波形设计与优化问题，并将混沌理论推广应用于解决MIMO雷达非均匀分形杂波中目标检测问题。本文首先阐述了研究背景和意义，介绍了MIMO雷达系统发展与正交波形设计优化技术，回顾了混沌研究的历程，就混沌理论在雷达波形设计中的应用进行了总结，指出混沌理论应用于MIMO雷达的可行性，最后介绍了论文的主要研究工作。第二章主要研究正交发射波形与MIMO雷达定位、检测性能关系，为MIMO雷达正交波形设计与优化提供依据。建立了MIMO雷达一般信号观测模型，在此基础上分析其匹配滤波处理过程，并进一步推导得到MIMO参数估计的充分统计量。基于此，研究了发射波形互相关与MIMO雷达波束增益、高斯背景下目标检测性能、波达角（DOA）估计性能的关系，结果表明：当发射波形非理想正交时，收发波束宽度不变，但旁瓣水平抬高，在一定相关程度下旁瓣性能接近于发射理想正交波形。目标检测、DOA估计性能亦有类似结论。即无必要一味追求发射波形的正交性，可根据MIMO雷达探测需求和波形参数条件相应选择、设计和优化满足一定相关程度的波形集。第叁章主要分析混沌调制信号性能，基于雷达传统波形要求，从平均模糊函数、相关函数、频谱、距离分辨、速度分辨和信号处理等角度研究论证了信号作为MIMO雷达发射信号的可行性和优势。具体研究了叁种信号形式：针对混沌调频信号，基于混沌各态历经理论研究了信号的统计特性，发现调制信号具有各态历经性。并以此进一步从理论上推导信号频谱、模糊函数和准正交性能，得到解析表达式，解释了信号距离旁瓣产生的原因；针对混沌离散频率编码信号，推导得到信号模糊函数，距离和速度分辨的解析表达式，考察了信号的正交性能。采用数值仿真方法，比较了四种混沌离散频率编码信号的性能；针对混沌随机频率步进信号，研究信号回波脉压处理方法，提出一种先匹配存储后脉压处理方法，指出当径向速度为0时，采用IFFT方法进行脉压，而存在径向速度时，需进行相位匹配，采用相关处理进行脉压。第四章研究MIMO雷达混沌正交波形集设计。以相位编码信号为例，研究指出为获得最佳的正交性能，混沌编码信号在设计中需综合考虑混沌概率分布、编码方案选取、混沌选择与构造等因素，为混沌正交编码信号集设计提供了准则；基于混沌遍历、独立理论，提出一种基于序列抽样的混沌正交信号集设计方法。研究发现，当抽样间隔足够大时，同一混沌系统产生的两混沌序列近似独立和正交，其调制信号正交性能亦相应改善；从信号隐身和更好正交性能角度研究推导了混沌频率调制信号混沌行为保留的充分条件，定义和分析了混沌编码信号的混沌初值敏感度函数，指出不同混沌调制信号正交性能差异产生的原因，为混沌正交信号集的设计提供了指导。第五章针对信号高距离旁瓣和多普勒敏感问题，主要研究波形优化。分析了正交多相编码信号速度、加速度敏感问题，采用更加灵活的分块编码方法增加信号优化自由度，在克隆选择算法中引入混沌，根据编码多样性测度进行自适应混沌变异操作，提出一种自适应混沌克隆选择算法，并基于此算法进行多目标联合优化问题求解，可同时获得距离旁瓣更低，速度、加速度容忍性更好的编码信号；基于互补编码思想，提出MIMO雷达在发射混沌相位编码之后，补充发射一组具有互补性质的编码信号，通过接收端联合处理，可较大程度降低距离旁瓣。其中，混沌相位编码信号的最佳互补码通过自适应混沌克隆选择算法优化求解得到。为降低信号多普勒敏感性，借鉴感知雷达闭环理念，提出一种多重假设检验自适应多普勒扩容方法。在MIMO雷达接收端进行多普勒滤波处理，通过假设检验测量获得目标多普勒相位估计值后，以闭环方式实时反馈到雷达发射端进行多普勒相位偏移预补偿，有效降低了信号对原多普勒偏移的敏感性。第六章基于雷达自然背景杂波的分形特征，主要研究分形杂波中MIMO雷达目标检测问题。建立了分形杂波存在情况下MIMO雷达接收信号模型，基于混沌分形理论推导得到MIMO雷达接收信号的分形维均值，在此基础上设计了一种MIMO雷达分形检测器，并分析了其检测性能。结果表明，对于聚集式MIMO雷达，分形检测性能与其虚拟孔径大小无关；而对于分散型MIMO雷达，虚拟孔径越大，检测性能越好。研究为MIMO雷达分形杂波中目标检测提供了技术手段，拓展了MIMO雷达检测理论。第七章对全文进行总结，并指出下一步可能的研究工作。本课题的研究，具有理论和工程意义，一方面可以推动新型体制MIMO雷达技术发展，为MIMO雷达工程化应用提供可能的信号集；另一方面，亦可以拓宽和深化非线性科学-混沌分形理论的研究和工程应用。同时，课题对网络雷达（Netted Radar）信号设计、电子对抗、电磁隐身等领域的研究亦具有启发借鉴意义。
宋春云[2]2007年在《基于混沌理论的水中混响建模及其应用研究》文中认为本论文的研究工作以某水声工程项目为背景。强海底混响背景下的微弱声回波信号检测是该项目中亟待解决的关键且十分困难的技术问题。本论文反映了作者在参与该项目抗海底混响研究工作中的部分理论和实验成果。抗混响干扰是主动声纳工作中检测和识别信号的重要课题之一。长期以来,混响一直被视作为随机过程,因此围绕这一课题的种种努力也局限在统计理论及其方法的范围之内。近年来,在迅速发展的混沌理论指导下的大量研究揭示出,某些表面上呈现随机性的信号与系统可能具有确定性的本质。根据这一思想,本文提出利用混沌模型对混响序列进行建模,并在此基础上对混响背景下信号的混沌处理方法做了探索性研究。首先综述了混沌和分形理论,包括混沌定义、Lyapunov指数、分形维和奇异吸引子等重要概念,为本论文的后续分析提供理论依据。对长时间大规模实验室和外场试验做了简要说明,并在附录中给出了研究中所用试验数据的来源情况。为研究混响序列的相空间结构,本文采用延迟坐标法对混响序列进行相空间重构。分别利用平均互信息法和Cao氏法对不同实验条件下获得的大量混响数据的重构参数——时延和嵌入维——进行分析,得出混响具有低维相空间结构的结论。重构质量评价标准的提出是为了更好的研究因为重构导致的失真。文中提出利用“失真矩阵”的特征值的函数Q_M来评价重构质量的方法,并通过对Q_M的数值分析得到混响序列的重构窗估计方法。混响序列的混沌属性分析是本论文研究的重要前提,同时也是抗混响研究中尚未彻底解决的问题。本文对具有典型代表性的混响序列的最大Lyapunov指数进行了计算,结果表明混响序列的最大Lyapunov指数大于0,进一步支持了混响序列确实具有混沌属性的学术观点。在此基础上,利用Volterra自适应滤波器建立了混沌预测模型,并利用一步和多步预测实现对混响序列的短期预测。通过对Volterra滤波器的全局预测模型、局域预测模型及AR模型的预测性能比较研究,证实了混响更适合于进行基于混沌理论的低维非线性建模。混响背景下的信号混沌检测方法研究是本文的重点之一。该方法将混沌模型的预测误差作为检测信号的依据,实现了对较低信混比条件下回波的检测。通过对不同信混比条件下该方法的检测能力分析后发现,在信混比高于-3dB时能够有效的检测出混响背景干扰下的回波信号。通过与匹配滤波器的检测性能比较也显示了该方法在混响背景下信号检测方面的潜在能力。基于最小相空间体积准则的谱估计方法是混响背景下谐波信号频率估计的新方法,利用模拟和真实信号对该方法进行了性能评价,通过与LS—AR方法的比较可以发现,MPSV—AR法不但对时间序列的长度要求低于LS—AR法,而且其对频率分辨率也高于LS—AR法。依据背景工程项目研究目标的需求,本论文的另一个研究重点海底混响背景下回波波形的恢复,因此本论文提出利用邻近域投影法实现混响背景下的信号提取。该方法将混响投影到所在的邻近域空间,而信号则保留在邻近域空间的补空间中,从而将回波信号成功提取出来。实测混响与模拟回波混合信号以及试验中获得的真实回波信号作为输入,检验不同信混比下处理能力。结果表明:在对信混比大于3dB时的回波提取效果明显。
王晓东[3]2016年在《基于耦合混沌振子的微弱信号检测方法研究》文中提出在现代信息技术处理领域,微弱信号检测技术虽然在某些方面取得了一定的进展,但是在工程中仍然是一个很难突破的问题。微弱信号检测已经广泛应用于很多领域:通信雷达、物理、生物医学、旋转机械故障诊断等。在强噪声背景下,一般传统线性滤波的方法会失效,随着科学技术的发展,基于混沌理论和信号处理相结合的方法,使得微弱信号检测技术得到跨越式发展。混沌系统检测方法利用对初值的敏感性依赖性和对噪声的免疫力实现对微弱周期信号的检测,相比传统方法,很大程度上降低了检测门限,提高检测精度。本文正是利用混沌系统的这种优越性来实现微弱故障信号的检测。论文首先介绍了混沌的定义、本质和特点以及判断混沌的原理方法,简单分析了几种常用的混沌模型:Duffing振子系统、Van der pol振子系统、Lorenz混沌系统和Logistic系统模型,为微弱信号检测提供了理论依据。然后针对传统方法在低信噪比下检测不理想的问题,提出将Duffing振子和Van der pol振子两种不同的混沌振子进行耦合的方法,建立非线性耦合系统模型,并进行了动力学行为分析,展现出比传统方法更好的准确性和稳定性。通过对检测系统方程进行时间尺度的变换,适应不同频率的信号,实现了对任意未知频率周期信号的检测,也对色噪声下微弱信号进行了检测。其次又提出了将两个完全相同的Duffing振子进行耦合实现同步的方法,建立微弱信号检测耦合系统,与以往单Duffing振子系统相比具有更强的鲁棒性,而且还分析微弱脉冲信号,取得了较好的效果。最后进行了滚动轴承早期故障诊断实验设计,通过将采集的故障信号输入到双耦合Duffing振子系统当中进行实验验证,通过相轨迹的变化情况,此耦合系统能够在一定条件下检测出微弱的故障信号。因此混沌检测系统在早期故障诊断中具有很好的研究价值和发展前景。
谢红梅[4]2003年在《基于混沌理论的信号处理方法研究》文中研究表明非线性动力学电路与系统中的混沌是非线性科学研究的前沿课题之一，其中混沌的产生机理、解析预测以及混沌的应用是当前混沌研究的叁大热点。本文研究属于基于混沌的应用研究，主要从雷达信号检测、参数估计、波形设计和图像处理的数字水印四个方面较全面地讨论了混沌理论及相关技术在信号处理系统中应用的可能性，探讨了相应的信号处理算法和实现过程。本文研究属于结合实际信号处理应用需求进行的基础理论研究。 混沌信号是由非线性系统产生的对初值极端敏感的类随机信号。混沌的应用研究首先是基于对混沌信号的深入分析和理解。本文首先对混沌信号的数学模型进行了深入的讨论，并分别从数学映射、统计学角度对其数学模型进行了全面的研究，特别是全面总结了混沌系统的统计学模型的研究成果，讨论并给出了混沌与噪声的区别与相似之处； 雷达信号处理的重要一步是杂波中的信号检测问题。针对混沌杂波背景中的信号检测问题，本文把神经网络应用于海杂波中的雷达信号检测问题中。提出了一种基于神经网络的信号检测方案； 信号检测解决了信号的有无判断问题，而参数估计则是要解决信号参量的确定问题。混沌背景中的有用信号的参数估计问题是在雷达应用(如波达方向估计)和混沌调制的通信系统中窄带干涉抵消中经常遇到的重要问题之一。本文先后研究了最小二乘-自回归谱估计(LS-AR)、基于遗传算法的最小相空间体积法(GA-MPSV)和混沌噪声的神经网络建模预测和谱估计叁种算法。理论分析表明用MPSV方法估计比LS方法估计更准确。但MPSV算法实现比较复杂，本文引入了遗传算法来解决该问题，为了克服遗传算法实现上的困难(参数初始值和参数有效区间的选择问题)，本文首次提出先用LS-AR算法确定参数的初始和有效区间问题，并讨论了具体实现过程，给出了仿真试验对比； 针对“低截获概率”雷达波形设计问题，在理论分析和数值实验的基础上，着重研究了混沌信号在雷达波形设计中的应用。提出了混沌雷达信号概念，对模糊函数进行了大量的研究，着重研究了两种情形下的混沌雷达波形分辨率特点，做了大量的理论推导和数值实验，证明混沌雷达波形具有极佳的分辨率；摘要 将混沌理论引入数字水印初始序列的创建中，实现了混沌序列水印在原始图像小波域中的自适应嵌入，从而兼顾了数字水印的不可见性和鲁棒性。 总结本文的主要贡献主要有以下几点:圣首先对混沌理论的研究现状和基本数学结论进行了总结和分析，特别是对混沌信号进行了深入地分析，研究了其相关特性(谱特性)、最大Ly即unov指数，对这两个方面进行了大量的理论推导和数值模拟。本文同时从自相关和互相关角度比较全面的揭示了混沌信号的理想相关特性，从数值模拟的结果表明该结论具有一定的普适性，实际上这种相关特性正是后面研究混沌雷达信号的重要基础。全针对混沌杂波中的信号检测问题，基于神经网络具有的拟和任意非线性函数的能力，建立了混沌系统的神经网络模型。基于混沌噪声的预测值，提出了混沌噪声中的信号检测方案，并进行了相应的仿真试验。本文提出了用林基函数 (RBF)神经网络进行混沌信号预测的方案，用理论分析和实验结果说明了所提方案的有效性。并分析指出了所提的RBF网络相对于常用即神经网络的优越性。全先后研究了叁种混沌背景中有用信号的参数估计算法，研究了LS一AR估计算法和MPSV~AR算法的实现，进行了仿真实验和估计性能分析，并将两种方法的实验结果进行比较。考虑到MPSV.AR.方法实现的复杂性和LS一AR方法的性能不能令人满意，首次提出了神经网络建模预测混沌序列和谱分析技术相结合(即NN一AR)作参数估计的方法，对此进行了必要的理论分析，得到了较好的仿真结果，可以在性能和复杂度方面取得较好的平衡。全提出了混沌雷达信号概念，对模糊函数进行了大量的研究，着重研究了两种情形下的混沌雷达波形分辨率特点，做了大量的理论推导和数值实验，证明混沌雷达波形具有极佳的分辨率。本文针对混沌序列的产生技术讨论了非线性滤波和分段线性映射两种实现方案。蚕提出了将混沌理论引入数字水印初始序列的创建中，实现了混沌序列水印在原始图像小波域中的自适应嵌入，从而兼顾了数字水印的不可见性和鲁棒性。混沌序列相对于其他如M序列、Gold码等伪随机码具有实现简单方便的优点。 最后，对全文的研究工作进行了总结，得出了一些基本的结论，指出了需要进一步研究和讨论的课题。
聂春燕[5]2006年在《混沌理论及基于特定混沌系统的微弱信号检测方法研究》文中研究表明对于传统的微弱信号时域检测方法,输入信噪比门限受到一定限制,很难进一步降低,基于混沌的检测方法弥补了传统方法的不足,检测性能达到了很低的信噪比。本文针对此内容展开分析和研究。在分析混沌的基本特点基础上,给出了常用的混沌系统数学模型并且作了详细分析。同时研究了特定混沌系统Duffing系统的高斯化特性。利用此特点可以将混沌系统作为信号处理系统中预滤波环节,提高信号输出信噪比性能。混沌信号在已往的应用中常被当作平稳信号处理,大大影响了测量结果。本文从摄动法和时频分析方法出发对混沌信号进行详细分析,论证了混沌信号的非平稳特性,为混沌信号更好在其它领域的应用中奠定理论基础。在以往常用的混沌判别方法基础上,提出了基于Melnicov方法测量任意周期信号混沌判据的一般表达式,同时讨论了含有初相位角的混沌判据的应用问题。在以上混沌理论研究的基础上,着重研究了已知频率信号幅值的检测问题,基于特定混沌系统Duffing振子的相轨迹变化对参数的敏感性,提出了将传统的互(自)相关方法与混沌系统相结合构成混合测量系统的方案,探讨了多种噪声背景下的检测性能,其输入信噪比检测门限明显优于以往时域检测方法以及单独采用混沌的检测方法。对于未知频率信号的检测问题,文中基于混沌Duffing振子系统,分别提出了优化理论搜寻方差方法、滑模控制混沌相轨迹方法以及基于Duffing混沌系统的随机共振叁种检测方法,并分析了检测性能。至此,全文以分析混沌系统的特性到混沌现象的判据为理论研究基础,最后完成了已知和未知频率信号幅值的检测工作。本文的主要研究工作不仅可以直接应用于雷达、水声信号等实际信号的检测中,而且对今后的信号检测和处理的硬件工作的实现具有一定的理论与实际意义。
陈静[6]2006年在《舰船辐射噪声的混沌特征提取方法研究》文中指出水下目标特征提取技术在现代水声信号处理领域具有十分重要的意义。将混沌理论应用于水下信号处理，通过相空间重构、混沌特征参数提取等非线性时间分析方法可以达到对舰船信号识别的目的。本文以基于混沌理论的非线性时间序列分析为基础，围绕舰船辐射噪声的特征提取这一主题，进行了如下工作： 1．在相空间重构的基础上，对Takens嵌入定理进行了研究，并对重构的两个参数—延迟时间和最小嵌入维数进行了估计。利用平均互信息法确定相空间重构的时间延迟。利用伪最邻近点法确定相空间重构的最小嵌入维数。介绍了非线性动力系统状态变量之间的信息流概念，有助于进一步了解非线性的本质。 2．研究了基于相空间重构的非线性局部投影滤波方法，该方法的原理是将低维的时间序列拓展到高维的相空间，将高维相空间分解为两个正交的子空间，将具有较小特征值的特征矢量所在的流形向较大的特征值所在的特征矢量投影。利用局部投影滤波方法对舰船辐射噪声进行降噪，可以较好地恢复波形和相空间轨迹。 3．研究了舰船辐射噪声的特征提取方法。通过对舰船辐射噪声进行关联维数、最大Lyapunov指数、h_2熵等混沌特征参数的提取，结果表明：利用关联维数的确可以对不同的舰船目标进行分类；由于舰船辐射噪声具有正的最大Lyapunov指数及正的h_2熵，说明舰船辐射噪声中确实有混沌成分存在。 4．研究了基于相空间重构的递归图及定量递归分析。通过对舰船辐射噪声递归图的分析及对定量递归分析特征量的计算，得出：舰船辐射噪声的递归图与其混沌特征量如关联维数之间存在着某种关系；定量递归分析的特征量，如确定率、递归率和熵等，可以作为混沌特征参数对实际舰船信号进行识别、分类：定量递归分析的特征量与混沌特征参数之间具有某种对应关系；提出：递归分析是一种新的非线性方法分析的有效工具。
郑丹丹[7]2006年在《基于Duffing振子和双窗估计的涡街信号处理方法研究》文中研究指明涡街流量计因其具有结构简单、无可动部件、介质适应性强、使用寿命长等优点而被广泛应用。但是,将其用于低流速测量时仍存在明显不足,涡街的有用信号被强噪声淹没,从而导致无法提取有用信号,致使涡街的量程比小,测不到更低的流量下限。本课题就是针对这一问题提出的,对涡街流量计在低流速、小口径下信号微弱,易被噪声淹没而不易提取的问题进行研究,摒弃传统的模拟信号处理方法,利用数字信号处理方法解决微弱涡街信号的估计问题。在阅读了大量文献的基础上,采用了松弛陷波周期图法进行仿真研究,针对仿真中出现的问题,对松弛陷波周期图中单谐波估计算法进行改进,比较了不同窗函数下的估计效果,最终提出了利用双窗估计单频信号的方法,即频率估计采用汉宁窗,幅值估计采用叁角窗。通过仿真和在DN25、DN50水装置上进行实验,均验证了基于双窗估计的松弛陷波周期图法的有效性,DN25最低可测得0.317m3/h,DN50最低可测得1.009 m3/h,且重复性均小于1%,有效地扩展了流量下限。但在实验中发现,松弛陷波周期图法对于测量更低流量效果不好,噪声分布在整个频域中,无法通过基于最大似然频率估计的方法将涡街信号提取出来,于是在本文中又提出一个新的研究方法——基于混沌理论的微弱信号检测。通过对duffing振子方程运动特性、抗噪特性以及检测未知频率信号特性的仿真研究,初步认为基于混沌理论的检测方法是适用于更低流速下涡街信号检测的,抗噪性和估计精度均好于松弛陷波周期图法。但是,对于混沌的研究是近十几年才兴起的,应用于工程中更是处于起步阶段,因此本课题在对此方法的研究中仍存在许多问题,如判别混沌的方法,间歇运动周期的计算等等,这些都有待于在今后的研究中进行探讨。
吴冬梅[8]2010年在《基于达芬振子的微弱信号检测方法研究》文中指出微弱信号检测在通信、雷达及声呐等领域有着广泛而重要的应用。正是由于微弱信号检测技术应用的广泛性和迫切性使之成为一个研究热点,并促使人们不断探索与研究微弱信号检测的新理论、新方法,以期能更快速、更准确地从强背景噪声中检测出微弱信号。传统的微弱信号时域检测方法,输入信噪比门限受到一定限制,很难进一步降低。近些年来,非线性科学的研究为人们认识问题、分析问题和解决问题提供了一条新颖的思路。特定的混沌系统对特定小信号的敏感性以及对噪声的免疫力使它在信号检测中具有很好的应用前景。从20世纪90年代起,有研究者将混沌理论应用于微弱信号检测,为混沌理论的工程应用开辟了新领域,将微弱信号检测理论推进了一大步。基于混沌的检测方法弥补了传统方法的不足,检测性能达到了很低的信噪比。因此对混沌微弱信号检测方法开展研究,在理论上和应用上都具有重要意义。本文正是在这样的背景下,结合国家自然科学基金资助项目,对基于达芬振子的微弱信号检测与估计方法和其在数字调制信号检测中的应用进行了深入研究与探讨。论文主要内容包括：1.对软弹簧达芬(Duffing)振子进行了理论与数值分析,为后文基于混沌振子的微弱信号检测研究提供了依据。2.研究了混沌微弱信号检测方法中的系统状态迁移检测技术,提出了基于功率谱特征和基于相图域分割的两种检测方法。基于功率谱能量特征的方法能够可靠而快速地实现系统状态迁移检测,提高了检测效率。相图域分割方法通过引入区域分割线将二维相图映射为一维时间信号,从而实现实时自动检测系统状态变化的目的,适用于实时微弱信号检测。3.研究了基于混沌临界状态达芬振子的微弱信号检测方法。全面深入地研究了基于混沌临界状态的微弱信号检测和参数估计的原理,在此基础上提出了对待检测信号相位无依赖的检测方法。4.研究了基于临界分岔处达芬周期振子的微弱信号参数估计方法。提出一种基于达芬振子周期区域的频率已知微弱正弦信号的幅值和相位估计方法,理论分析与数值仿真试验证明了该方法的可行性和有效性。5.研究利用达芬振子检测数字调制信号的方法。研究了二进制数字调制信号的混沌检测方法,分析了载波偏移对检测性能的影响。构建了基于达芬周期振子的BPSK/DPSK信号检测器。通过蒙特卡罗(Monte Carlo)仿真研究了检测器的性能,验证了该方法用于常规通信信号检测的可行性。总之,本文深入研究了达芬振子在微弱信号检测中的应用问题。为了提高检测效率和实现实时检测,提出了两种达芬振子状态迁移的自动检测方法。提出了对待测信号相位无依赖的检测方法,消除了单个达芬振子对待检测信号的相位依赖性。提出一种基于达芬振子周期区域的频率已知微弱正弦信号的幅值和相位估计方法,并将该方法用于二进制数字调制信号的检测。通过数值仿真分析和实验表明达芬振子用于数字调制信号的检测是可行的。以上研究为微弱信号检测提供了一种具有实际应用价值的新方法,为非线性检测方法在通信信号检测中的应用奠定了基础,可以直接应用于通信、雷达和声呐等实际信号的检测中。
胡晔[9]2009年在《基于特定混沌系统的微弱信号检测方法研究》文中进行了进一步梳理混沌现象在自然界中非常普遍,混沌运动是许多非线性系统的典型行为。当前微弱信号混沌检测技术是混沌理论在信息科学应用中的一个重要分支,具有很好的发展前景,已经取得了很大的进展。本文首先介绍了微弱信号检测的相关知识,阐述混沌理论在微弱信号处理中的发展及应用。然后对混沌的基本理论与特征进行了详细的分析,揭示了混沌的对初值条件的敏感依赖性、内在随机性和遍历性等特点。实际系统中,能产生混沌现象的非线性动力学模型很多,文中主要对Duffing系统、Lorenz系统进行详细分析,同时对Duffing系统的时频分布特性进行详细分析。在介绍常用的混沌判别方法基础上,给出了两种数值型混沌判据—信息熵判据和混沌测度判据,数值型混沌判据能够更加准确、快速的判定混沌状态。在以上混沌理论研究的基础上,着重研究已知频率信号幅值的检测问题,基于特定混沌系统(Duffing混沌系统)对初始参数的敏感性,提出将传统的自相关方法与混沌系统相结合构成利用混沌测度判别的测量系统方案;提出自适应噪声对消器与混沌系统混合的测量系统方案。对于未知频率信号的检测问题,提出利用叁阶Lorenz混沌系统进行微弱信号参数估计的方法,对多频率正弦信号的参数测量。通过理论和大量实验仿真,证明该方法能够快速有效的检测出在各种噪声背景下的未知正弦信号的频率。
赵小红[10]2012年在《基于Duffing方程的强混响下弱信号检测》文中研究指明随着社会的进步和科技的发展，对声呐的灵敏度的要求也越来越高，这就要求声呐能够检测到足够小的信号，迫切需要出现一种全新的检测弱信号的方法。近年来，人们对混沌研究的不断深入，混沌理论的应用领域也不断扩大，而且其在弱信号处理方面表现出独特的优越性。探测目标最常用的主动声纳，但是，在实际的探测中，弱的目标信号通常会被淹没在强的干扰中，而基于混沌理论的Duffing系统在强噪声背景下检测弱周期信号可以达到很低的信噪比。本文尝试将Duffing系统检测弱信号的原理和方法应用在水声信号检测中，即在强混响背景下检测微弱的目标回波信号。本论文首先介绍了水声信号中混响和目标回波的特性，利用亮点模型对目标回波进行建模，同时介绍了检测水声信号的常用方法和技术，而且比较了各种方法的优缺点，引出了利用混沌检测信号的优越性，并论证混响和目标回波可以利用Duffing系统进行检测的可行性。然后将阐述混沌理论的发展和Duffing系统的一些性质，对Duffing系统检测信号的判据进行分析，以及利用Duffing系统进行弱信号检测的基本方法和实现步骤，并研究Duffing系统对亮点模型的系统响应并利用相关的判据进行判断，来达到检测目标回波的目的。同时为了实现Duffing系统检测的实时性，利用了相图分割方法对混响和目标回波信号进行仿真研究，验证利用Duffing系统检测的实时性。对Duffing系统可检测的最小脉冲宽度进行了研究，并研究了幅值服从不同分布的信号对Duffing系统的影响，给出了相关的结论。最后利用Duffing系统实现在强噪声和混响下检测目标信号，验证了利用Duffing系统检测水声信号的可行性，并对湖试数据进行处理，证明了Duffing系统检测信号的可行性。
参考文献：
[1]. 基于混沌理论的MIMO雷达正交波形设计与目标检测技术研究[D]. 杨进. 国防科学技术大学. 2012
[2]. 基于混沌理论的水中混响建模及其应用研究[D]. 宋春云. 哈尔滨工程大学. 2007
[3]. 基于耦合混沌振子的微弱信号检测方法研究[D]. 王晓东. 石家庄铁道大学. 2016
[4]. 基于混沌理论的信号处理方法研究[D]. 谢红梅. 西北工业大学. 2003
[5]. 混沌理论及基于特定混沌系统的微弱信号检测方法研究[D]. 聂春燕. 吉林大学. 2006
[6]. 舰船辐射噪声的混沌特征提取方法研究[D]. 陈静. 西北工业大学. 2006
[7]. 基于Duffing振子和双窗估计的涡街信号处理方法研究[D]. 郑丹丹. 天津大学. 2006
[8]. 基于达芬振子的微弱信号检测方法研究[D]. 吴冬梅. 哈尔滨工程大学. 2010
[9]. 基于特定混沌系统的微弱信号检测方法研究[D]. 胡晔. 吉林大学. 2009
[10]. 基于Duffing方程的强混响下弱信号检测[D]. 赵小红. 哈尔滨工程大学. 2012
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