混沌直擴(kuò)信號(hào)檢測(cè)與混沌同步研究.pdf

1、非線性科學(xué)是研究非線性現(xiàn)象共性的基礎(chǔ)學(xué)科，非線性方法能夠更為合理地描述客觀事實(shí)?；煦缡欠蔷€性科學(xué)中的重要一員，它對(duì)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生了巨大的影響?；煦缤ㄐ攀腔煦缋碚撛诠こ填I(lǐng)域最杰出的應(yīng)用之一。本文開展了混沌理論及其在非合作混沌信號(hào)檢測(cè)、參數(shù)估計(jì)和混沌同步中的應(yīng)用研究?；煦鐧z測(cè)是針對(duì)混沌通信信號(hào)分析建模的先決條件，它包括實(shí)現(xiàn)對(duì)觀測(cè)時(shí)間序列混沌特性識(shí)別的混沌識(shí)別和利用混沌系統(tǒng)進(jìn)行弱信號(hào)檢測(cè)的混沌系統(tǒng)檢測(cè)?；煦缤绞菍?shí)現(xiàn)混沌通信的有力保障，也正

2、是單向耦合混沌同步的電路實(shí)現(xiàn)使得混沌通信成為可能。廣義混沌同步是實(shí)現(xiàn)基于混沌同步的通信信號(hào)分析的主要手段之一?；煦鐓?shù)調(diào)制是混沌通信的主要方式，它利用不同參數(shù)集下的混沌信號(hào)來掩蓋傳輸信息以達(dá)到保密通信的目的，混沌參數(shù)估計(jì)是實(shí)現(xiàn)信息解調(diào)的必要前提。本文的主要研究成果有：
　　 1、提出了一種有效區(qū)分混沌與噪聲的方法。研究了隨著嵌入維數(shù)的增長(zhǎng)，相空間中相點(diǎn)間平均距離的變化趨勢(shì)。根據(jù)混沌與噪聲在相空間中的不同特性，從理論上推導(dǎo)出了區(qū)別

3、噪聲與混沌的方法。該方法可以在短數(shù)據(jù)和噪聲環(huán)境中實(shí)現(xiàn)快速判決，不僅改善了傳統(tǒng)方法需要人為選擇多個(gè)主觀參數(shù)，容易出現(xiàn)誤判和計(jì)算量大等問題，而且在一定程度上改進(jìn)了基于混沌系統(tǒng)特征量方法對(duì)噪聲十分敏感和需要大量數(shù)據(jù)的缺點(diǎn)。
　　 2、研究了基帶混沌直擴(kuò)信號(hào)的檢測(cè)。針對(duì)混沌直擴(kuò)通信中的實(shí)值擴(kuò)譜方式，提出了利用偽鄰近點(diǎn)實(shí)現(xiàn)信號(hào)檢測(cè)的方法。實(shí)值混沌擴(kuò)譜信號(hào)的檢測(cè)實(shí)質(zhì)上是混沌與噪聲的識(shí)別問題。在分析信息碼對(duì)混沌動(dòng)力學(xué)影響的基礎(chǔ)上，將基于偽鄰近

4、點(diǎn)構(gòu)造的識(shí)別算法應(yīng)用到基帶實(shí)值混沌直擴(kuò)信號(hào)檢測(cè)，不僅克服了傳統(tǒng)基于混沌系統(tǒng)特征量對(duì)噪聲十分敏感和數(shù)據(jù)量大的缺點(diǎn)，而且能夠在一定程度上實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)直擴(kuò)方式的區(qū)別。
　　 3、針對(duì)量化混沌直擴(kuò)信號(hào)，提出了基于哈密頓量的定量Duffing振子信號(hào)檢測(cè)方法。Duffing振子利用外加微擾信號(hào)使得系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性發(fā)生明顯改變，而對(duì)噪聲免疫來實(shí)現(xiàn)信號(hào)檢測(cè)，極大地提高了微弱信號(hào)檢測(cè)性能。本文分析了Duffing振子的動(dòng)力學(xué)行為特性、時(shí)頻特性、噪聲

5、免疫特性、狀態(tài)躍遷閾值及微擾信號(hào)相差和頻差對(duì)動(dòng)力學(xué)行為的影響，分別利用相圖的狀態(tài)躍遷以及時(shí)序圖的間歇混沌行為實(shí)現(xiàn)信號(hào)檢測(cè)?？紤]到當(dāng)前基于Duffing振子微弱信號(hào)檢測(cè)仍停留在定性分析和仿真分析階段的現(xiàn)狀，提出了利用哈密頓量構(gòu)造統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行定量判決的方法。哈密頓量能夠?qū)崟r(shí)地表征系統(tǒng)狀態(tài)的變化情況。該方法可以在低信噪比下實(shí)現(xiàn)微弱信號(hào)的定量判決。
　　 4、提出了自適應(yīng)實(shí)現(xiàn)具有未知參數(shù)和不同結(jié)構(gòu)混沌系統(tǒng)廣義混合混沌同步方案。該方案能夠?qū)?/p>

6、現(xiàn)兩個(gè)不同結(jié)構(gòu)混沌系統(tǒng)的同步跟蹤?？紤]到系統(tǒng)未知參數(shù)對(duì)同步流形穩(wěn)定性的影響，基于自適應(yīng)原理，本文利用Lyapunov理論解析地設(shè)計(jì)了控制信號(hào)和參數(shù)更新規(guī)則。該方法能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)完全同步、鏡像同步和投影同步，并可推廣到更一般的廣義同步。該方法的研究更接近于實(shí)際的非合作信號(hào)分析環(huán)境。數(shù)值方法驗(yàn)證了方法的有效性。
　　 5、提出了基于超前混沌同步的參數(shù)估計(jì)方法。考慮到混沌通信系統(tǒng)處在不同的地理位置，信號(hào)傳輸存在時(shí)延的影響，從觀測(cè)數(shù)據(jù)中估