基于光纤声呐混沌解调技术的水下目标探测系统

发布时间：2020-06-11 17:29

【摘要】：声波的探测与水声信号解调是水下目标探测系统的核心内容,随着目标隐身技术的不断提高,使得目标声波探测愈加困难,因此需要灵敏度更高的声波探测传感器。随着光电子学的发展,光纤声呐以其灵敏度高、损耗小,易于传输等优势应用于水下声波探测。然而,复杂的水下环境使得声呐探测信号中夹杂着大量的强噪声,因此,迫切需要一种新的低信噪比水声信号解调方法。混沌系统因具有高度的参数(频率、相位、振幅)敏感依赖性及噪声免疫,因此应用于低信噪比的声呐弱信号检测技术研究具有较为现实的工程意义。相对于传统的解调方法,混沌解调技术可以明显提高解调精度,降低解调信噪比门限。本文利用Duffing混沌系统实现强噪声背景下光纤声呐微弱信号参数的探测和解调。本文首先分析了直筒式马赫增德干涉型光纤声呐探测原理,利用Unigraphics NX软件进行建模,对直筒式的光纤声呐进行外部结构设计,并在LMS_Virtual.lab软件模拟水下环境进行光纤声呐传感器声波探测,根据理论设计的形状和尺寸,完成实验系统设计制作,采用实验设备对水下目标信号探测和参数识别。针对强噪声背景下水下声呐弱信号解调问题,利用混沌系统对信号参数的敏感性及对噪声免疫性的特点,结合尺度变换法提出了改进的Duffing混沌检测模型,制作新Duffing混沌系统信号采集电路板。采用Duffing混沌系统对水声信号进行采集,利用自制的光纤声呐与Duffing混沌解调模块搭建水下目标探测与解调系统,进行基于光纤声呐混沌解调技术水下目标探测系统的信号采集和信号参数实验研究。对光纤声呐接收的水下目标信号进行混沌电路解调,研究同强度不同频率声呐接收信号信噪比变化,以及同频不同强度条件下混沌声呐接收的信噪比和解调频率误差。结果表明基于混沌解调技术的光纤声呐信号处理方法具有极强的抗干扰能力和较高的频率辨识能力。
【图文】：

载人潜水器

大学的刘波等人[36]采用 FBG 光栅作为基本对快速动态信号进行测量，成功研制了光了相关的水声信号探测试验，得出该光纤光通过对比分析发现该系统具有较好的线性ong 等人[37]，根据不同声源频率引起的水表制深度对水下目标进行识别。晓琳等人[38-40]在实验室搭建水下目标探测系，对实验中的大量数据进行分析，并结合等人[41]借助分段傅立叶变换分析方法，对在，该方法可提高增益，具有较高的微弱单水器成功下潜到 5088m，该潜水器融合了探测高新技术发展的可喜成果。2012 年，0m，标志着中国海洋载人科学发展和海底资 1.2 为蛟龙号载人潜水器。

测量理论,混沌信号,工作原理

第 1 章绪论信号引起的，，它必然带有该信号的全部信息，因此，通过适当以从混沌系统的这种动力学行为中估计出信号的各种参数。利中的有用信号是混沌工程学的研究热点，这是一个很有前途的基本方程，建立系统的数学模型，然后分析可能产生的混沌现。对于无法得知系统模型的情况，可以利用一些常用的非线性，获取截面的某些信息，从而实现对信号参数的测量。性系统的混沌状态（以下简称混沌系统）对输入信号的参数极其对高斯或非高斯色噪声，乘性噪声未进行深入研究）近乎免比环境下有用信号对混沌系统的扰动会使系统的动力学特征发
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB566;TJ6

【参考文献】