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舰船辐射噪声的混沌特征提取方法研究

作　者: 陈静
导　师: 李亚安
学　校: 西北工业大学
专　业: 水声工程
关键词: 混沌 非线性时问序列分析 相空间重构 平均互信息法 伪最邻近点法 非线性局部投影滤波 关联维数 最大Lyapunov指数 h2熵 递归图 定量递归分析
分类号: U666.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 198次
引　用: 7次
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内容摘要


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、h2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h2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。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-8
第一章 绪论  8-11
  1.1 研究背景及意义  8
  1.2 研究动态及现状  8-9
  1.3 本文主要工作  9-11
第二章 混沌理论基础  11-19
  2.1 混沌的起源和发展  11-12
  2.2 混沌的定义  12-13
  2.3 周期倍增分岔与Feigenbaum普适常数  13-15
    2.3.1 周期倍增分岔  13-14
    2.3.2 Feigenbaum普适常数  14-15
  2.4 混沌运动的特性  15-16
  2.5 奇怪吸引子  16-17
    2.5.1 耗散系统  16
    2.5.2 状态空间  16-17
    2.5.3 奇怪吸引子  17
  2.6 本章小结  17-19
第三章 基于混沌理论的非线性时间序列分析  19-43
  3.1 相空间重构  19-24
    3.1.1 相空间重构的理论基础  19-20
    3.1.2 Takens延时嵌入重构理论  20-21
    3.1.3 平均互信息法  21-23
    3.1.4 伪最邻近点法  23-24
  3.2 状态变量的信息流  24-28
  3.3 非线性局部投影滤波  28-36
    3.3.1 非线性局部投影滤波理论  28-30
    3.3.2 非线性局部投影滤波仿真  30-36
  3.4 非线性时间序列分析在舰船噪声上的应用  36-41
  3.5 本章小结  41-43
第四章 混沌信号的特征量提取  43-60
  4.1 关联维数  43-46
    4.1.1 关联维数的理论  43-44
    4.1.2 关联维数改进算法  44-45
    4.1.3 关联维数的仿真  45-46
  4.2 Lyapunov指数  46-50
    4.2.1 最大Lyapunov指数的定义  47-48
    4.2.2 改进的最大Lyapunov指数计算方法  48-50
  4.3 时间序列的熵  50-53
    4.3.1 熵的理论基础  50-51
    4.3.2 时间序列的h_2熵  51-53
  4.4 实际舰船信号的特征提取  53-58
  4.5 本章小结  58-60
第五章 混沌信号的递归分析  60-68
  5.1 递归分析理论基础  60-61
  5.2 定性递归分析—递归图法  61-64
    5.2.1 递归图原理  61-62
    5.2.2 典型信号的递归图  62-63
    5.2.3 实际舰船信号的递归图  63-64
  5.3 定量递归分析  64-67
    5.3.1 定量递归分析理论  64-66
    5.3.2 定量递归分析计算  66-67
  5.4 本章小结  67-68
第六章 全文总结  68-70
参考文献  70-73
攻读硕士学位期间发表论文及科研情况  73-74
致谢  74-75
西北工业大学业 学位论文知识产权声明书  75
西北工业大学 学位论文原创性声明  75

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中图分类: > 交通运输 > 水路运输 > 船舶工程 > 导航设备、水声设备 > 水声设备
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