基于Liu-cos混沌系统的弱信号检测研究

发布时间：2020-03-18 10:12

【摘要】：海洋环境中包含有广阔的资源空间,因此必然会引起各国之间的海洋资源争夺;同时随着我国开发海洋步伐的逐渐加快,对海洋远程通信技术的需求也越来越迫切。因此发展高灵敏度的抗干扰水声通信技术无论是在军事方面还是在民用方面都有着重要而实际的意义。本文采用混沌系统进行弱信号检测,因为它具有良好的噪声免疫性,并且混沌系统对微弱信号具有极强的敏感性,本文的主要研究内容如下:首先对传统的Duffing混沌系统进行理论分析和公式推导,并对其混沌弱信号检测性能进行了分析,并利用MATLAB仿真实验验证了理论部分的推导结果,之后总结了利用传统的Duffing系统进行弱信号检测具有只能进行窄域检测并且其大周期态不收敛的主要问题。然后提出利用三维Liu-cos混沌系统进行弱信号检测,并通过理论推导发现Liu-cos混沌系统对于弱信号检测具有广域性并且当输入的同频声波信号幅值大于临界阀值时,系统状态变量x输出平衡于输入的周期摄动力信号,系统状态变量y和z的输出收敛于零,即Liu-cos混沌系统具有收敛态;之后对Liu-cos系统的弱信号检测性能进行MATLAB仿真分析,包括收敛性、广域检测性、对不同包络信号的检测性、噪声免疫性以及可检测信号的频率和相角精度。最后对Liu-cos系统进行电路设计,并进行电路仿真实验,验证其具有的良好性能;然后对Liu-cos系统进行声波通信实验,证明Liu-cos混沌系统可以进行空中声波信号的检测;针对Liu-cos混沌系统和Duffing混沌系统的声波弱信号检测性能进行对比实验;搭建了Liu-cos混沌系统水声通信实验平台,通过小型水池模拟海洋环境,进行微弱信号的检测,为将来Liu-cos系统在水声通信中的应用打下了良好的基础。根据实验结果表明Liu-cos混沌系统具有良好的弱信号检测性能,可以取代传统的Duffing混沌系统,未来可以将Liu-cos混沌系统应用在实际的水声弱信号检测中。
【图文】：

图 4-1 Liu-cos 混沌系统电路设计本节以频率 f 8kHz的正弦周期信号作为 Liu-cos 混沌系统的周期摄动力信号，以频率为8kHz的待检测信号为例，来分析 Liu-cos 混沌系统的弱信号检测性能。由电路原理可以得到电路的数学方程[45]为：3 6 3 3 3 125 7 4 1 1 4 1 25 4 1 2 11 4 19 910 18 2 8 10 213 17 12 1316 19 15 3 11 14 15 3dcos( )d 10dd 10dd 10xR R R R R Rx z A t yzt R R R C R R C R R C R R R CyR Ry xzt R R C R R CzR R R Rz xyt R R R C R R R C + + + (3-31)使用频率8kHz的正弦波作为周期摄动信号，，将此方程与式(3-30)对比，获得电阻电容值:1 2 3 19C C C 0.1nF,R 34.8k ,3 9 11 12 16 17R R R R R R 3.9k ,2R 20k .1 5 6 7 18 13 24 25 11 9R R R R 10k , R 15k , R 4.7k , R R 40k , R =R 20k 。

第 4 章 Liu-cos 混沌系统声波检测实验设计在海洋环境下的弱信号检测中。统声波检测实验设计验的声波采用音频软件 GoldWave,它可以产生各信号、白噪声信号、方波信号、三角波信号、锯齿界面如图 4-4 所示。整个声波检测系统的实验平台
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O415.5;TN911.23

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本文编号：2588600