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混沌Duffing振子系统弱信号检测研究和应用

作　者: 何颖
导　师: 郭元术
学　校: 长安大学
专　业: 交通信息工程及控制
关键词: 微弱信号 混沌 Duffing振子 lebesgue测度 Wigner变换
分类号: TN911.23
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


微弱信号检测是科学技术发展的迫切需求,目的是从强噪声背景中检测出有用信号。针对传统的微弱信号的检测方法,噪声是测量微弱信号的主要障碍,因此输入信噪比门限都很高,很难进一步降低。所以传统的测量方法虽然有用,但是检测相对噪声很小的微弱信号有一定的困难。将混沌理论用于信号检测,是信号处理领域近些年来一个新的发展方向,其中最重要的是利用混沌对初始条件的敏感性和对噪声的抑制性这两个特征来检测微弱信号。本文采用Duffing混沌振子系统来检测微弱信号,主要利用系统从混沌态到大尺度周期态相轨迹的变化检测微弱周期信号,通过确定系统是否从混沌态跃变到大尺度周期态,传统的方法有直观分析法和定量分析法,直观分析法简单但阀值精度不高,定量分析法精度较高但计算方法复杂。本文提出一种新的方法,采用lebesgue测度的性质,即它可以表示成互不相交的可列个区间长度的并,应用到基于Wigner变换的时频分析中,定性和定量的确定混沌系统的阀值,从而识别出混沌态和大周期状态。针对信号未知频率和幅值的检测,文中采用Duffing混沌系统在大周期状态下,相轨迹的运行时间与待测信号运行周期一致的原理,对信号做Wigner变换,取幅值最大的点对应的频率作为待测信号的频率。已知信号频率求幅值,本文提出一种基本方案,通过实验仿真,取得了较为有效的结果,进一步提高了检测精度和信噪比。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-19
  1.1 论文的研究背景和意义  10-11
  1.2 混沌理论及其在微弱信号处理中的发展及应用  11-14
    1.2.1 混沌理论及其在微弱信号处理中的发展  11-13
    1.2.2 混沌理论在微弱信号检测中的应用  13-14
  1.3 混沌检测微弱信号的研究热点及存在问题  14-17
    1.3.1 混沌检测微弱信号研究热点  14-15
    1.3.2 混沌检测微弱信号存在的问题  15-17
  1.4 论文的主要内容及结构安排  17-19
第二章 混沌特性及Duffing振子动力学特性  19-31
  2.1 混沌的定义及基本特性  19-23
    2.1.1 混沌的定义  19-21
    2.1.2 混沌的基本特征  21-23
  2.2 Duffing振子动力学特性  23-29
    2.2.1 两种Duffing振子方程的比较  23-25
    2.2.2 Duffing系统动力学特性分析  25-29
  2.3 Duffing振子系统检测信号的能力  29-30
  2.4 本章小结  30-31
第三章 wigner分布及Duffing混沌系统的时频特性  31-39
  3.1 Wigner-ville分布的定义和性质  31-35
    3.1.1 Wigner-ville分布的定义  31-32
    3.1.2 Wigner-ville分布的性质  32-34
    3.1.3 解析信号及Wigner-ville分布  34-35
  3.2 混沌信号统计特性分析  35-36
    3.2.1 混沌信号与随机信号的关系  35
    3.2.2 混沌信号统计特性分析  35-36
  3.3 基于Wigner-ville分布的Duffing混沌系统的时频特性  36-37
  3.4 本章小结  37-39
第四章 基于lebesgue测度的微弱信号的混沌检测判据  39-53
  4.1 传统的混沌状态判别方法  39-46
    4.1.1 直观分析方法  39-43
    4.1.2 定量分析方法  43-46
  4.2 基于lebesgue测度的混沌判据  46-52
    4.2.1 lebesgue测度的概述  46-49
    4.2.2 lebesgue测度在Duffing混沌系统中的应用  49-51
    4.2.3 结论  51-52
  4.3 本章小结  52-53
第五章 Duffing混沌系统微弱信号的频率检测  53-57
  5.1 Duffing振子频率检测原理  53-54
  5.2 基于wigner变换的频率检测  54-55
  5.3 仿真实验及分析  55
  5.4 本章小结  55-57
第六章 Duffing混沌系统微弱信号的幅值检测  57-68
  6.1. Duffing混沌系统的微弱信号的幅值检测原理  57-59
    6.1.1 Duffing振子幅值检测原理  57-58
    6.1.2 仿真实验及分析  58-59
  6.2 噪声背景下信号的混沌检测  59-67
    6.2.1 背景噪声对混沌相轨迹的影响  59-60
    6.2.2 白噪声背景下信号的混沌检测  60-63
    6.2.3 色噪声背景下信号的混沌检测  63-67
  6.3 本章小结  67-68
结论  68-71
参考文献  71-75
致谢  75

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信理论 > 信息论 > 信号检测与估计
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