基于非線性系統(tǒng)的微弱通信信號檢測.pdf

1、隨著微弱信號檢測理論與應用的發(fā)展，人們把目光轉(zhuǎn)向非線性科學?；诜蔷€性系統(tǒng)的信號檢測技術(shù)是近二十年才發(fā)展起來的一類微弱信號處理新方法。非線性檢測方法具有重要的理論和應用價值，在無線通信、雷達系統(tǒng)、故障檢測、生物醫(yī)學和地質(zhì)學等領(lǐng)域具有廣泛而誘人的應用前景，有關(guān)的理論和算法研究都得到了較快的發(fā)展，已經(jīng)取得了一系列重要研究成果。目前，將非線性科學應用于微弱信號檢測的方法主要有兩種：混沌振子檢測方法和隨機共振方法。
　　 本論文介紹了微

2、弱信號的定義和微弱信號檢測的發(fā)展歷程，詳細分析了混沌振子檢測方法和隨機共振方法的基本原理和理論，研究了基于非線性系統(tǒng)的微弱通信信號檢測方法。
　　 論文的主要工作及創(chuàng)新點包括以下幾個方面：
　　 (1)混沌系統(tǒng)狀態(tài)的判別是混沌檢測的關(guān)鍵步驟，在研究傳統(tǒng)判別方法的基礎(chǔ)上，提出了基于二維近似熵、功率譜熵、分形維數(shù)的判別方法，通過研究發(fā)現(xiàn)基于功率譜熵值的判別方法比較有效，該方法直接計算系統(tǒng)輸出時間序列的功率譜熵值，不需要重構(gòu)系

3、統(tǒng)相空間，具有判別準確性高、計算速度快的優(yōu)點。
　　 (2)混沌檢測系統(tǒng)在有無待測信號存在時系統(tǒng)表現(xiàn)出不同的運動狀態(tài)，結(jié)合二進制幅移鍵控(ASK)信號的調(diào)制方式，提出了利用混沌系統(tǒng)解調(diào)微弱幅移鍵控信號的基本思想。利用功率譜熵的方法判別系統(tǒng)輸出狀態(tài)，成功實現(xiàn)了低信噪比ASK信號的混沌解調(diào)。莫爾斯電報信號與ASK信號具有相似的形式，所以應用同樣的方法可以實現(xiàn)莫爾斯電報信號檢測。
　　 (3)分析了間歇混沌的產(chǎn)生機理，當待測信

4、號和系統(tǒng)驅(qū)動信號的頻率差大于驅(qū)動信號頻率的0.04倍時，混沌系統(tǒng)不會進入周期運動狀態(tài)。根據(jù)該條件，結(jié)合二進制頻移鍵控(FSK)信號的調(diào)制方式，提出了基于混沌系統(tǒng)和功率譜熵的微弱FSK信號解調(diào)方法。
　　 (4)二進制相移鍵控(BPSK)信號利用載波信號的不同相位表示信息，根據(jù)正弦信號混沌檢測的相位條件和BPSK信號的調(diào)制方式，研究了利用Duffing系統(tǒng)進行強噪聲背景中BPSK信號解調(diào)的基本思想，結(jié)合功率譜熵判別方法，實現(xiàn)了BP

5、SK信號的解調(diào)。
　　 (5)介紹了雙穩(wěn)系統(tǒng)及其數(shù)學模型，研究了周期信號和二進制基帶信號的隨機共振現(xiàn)象，并分析了非周期隨機共振的物理機制。仿真發(fā)現(xiàn)，當輸入噪聲強度在一定范圍內(nèi)增加時，系統(tǒng)輸出信號得到明顯改善。
　　 研究表明，非線性檢測方法對于微弱信號表現(xiàn)出良好的檢測性能。利用混沌振子和功率譜熵解調(diào)微弱數(shù)字調(diào)制信號的抗噪性能優(yōu)于傳統(tǒng)的相干解調(diào)方法。隨機共振系統(tǒng)可以有效地利用輸入噪聲的能量，改善系統(tǒng)輸出信號，進而提高微弱信