基于混沌振子周期區(qū)域的微弱信號(hào)檢測(cè)方法

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1、第6期基于混沌振子周期區(qū)域的微弱信號(hào)檢測(cè)方法·51·基于更多電子資料請(qǐng)登錄賽微電子網(wǎng)www.srvee.com混沌振子周期區(qū)域的微弱信號(hào)檢測(cè)方法謝濤魏學(xué)業(yè)王鈺(北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院,北京100044)摘要:混沌振子微弱信號(hào)檢測(cè)方法中存在著輸出信號(hào)時(shí)域判別的抗干擾性差、寬頻率范圍信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)復(fù)雜等問(wèn)題。本文利用混沌振子對(duì)噪聲處理的優(yōu)勢(shì),提出一種新的強(qiáng)噪聲背景中微弱周期信號(hào)檢測(cè)方法。通過(guò)提取周期1外軌區(qū)域的Poincaré截面,得到一種頻率為振子周期策動(dòng)力與待檢測(cè)信號(hào)頻率差的周期信號(hào),而該周期信號(hào)對(duì)噪聲具有很強(qiáng)的抑制。應(yīng)用所提方法對(duì)一個(gè)頻率段

2、的正弦信號(hào)進(jìn)行檢測(cè),實(shí)現(xiàn)了低于-110dB信噪比條件下高斯白噪聲背景中正弦信號(hào)檢測(cè)。關(guān)鍵詞:Duffing振子；Poincaré截面；微弱信號(hào)檢測(cè)；周期區(qū)域；頻譜中圖分類號(hào):TM93　　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A　　　國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)科分類代碼:510.4010MethodofweaksignaldetectingbasedonperiodicregionofchaoticoscillatorXieTaoWeiXueyeWangYu(BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044)Abstract:Thereareseveralp

3、roblemsinweaksignaldetectingmethodbasedonchaoticoscillator,suchasthebadanti-disturbanceperformanceoftimedomainidentificationonoutputsignalandthecomplexityofwide-rangefrequencydetectionsystem.Anovelweaksignaldetectingmethodunderstrongnoisebackgroundisproposedbytakingtheadvanta

4、geofchaoticoscillatoratnoisemanagement.ThePoincarésectioninperiod-1outerorbitregionisinterceptedinordertoobtainthenoiserestrainperiodicsignal,whichfrequencyequalsthedifferencebetweenoscillatorperiodicforceandthedetectedsignal.Theproposedmethodisusedforthedetectiononarangeofsi

5、nesignalandthecorrectdetectionisrealizedunderAWGNbackgroundof-110dBSNRbelow.Keywords:Duffingoscillator;Poincarésection;weaksignaldetection;periodicregion;spectrum第6期基于混沌振子周期區(qū)域的微弱信號(hào)檢測(cè)方法·51·1引言非線性系統(tǒng)復(fù)雜分叉、混沌等動(dòng)力特性引起了工程應(yīng)用中的諸多問(wèn)題,然而隨著認(rèn)識(shí)的深入,發(fā)現(xiàn)這些特性可以提供一些新的方法。對(duì)初始條件和參數(shù)的敏感性是混沌系統(tǒng)的基本特征之一,這種

6、敏感性也為小信號(hào)的處理提供了新的思路。Wiesenfeld首先提出利用倍周期分岔通向混沌道路中分叉點(diǎn)對(duì)倍周期信號(hào)的放大作用進(jìn)行信號(hào)放大[1],Derighetti等將該思路應(yīng)用于激光系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了小信號(hào)放大[2]。Brown提出利用混沌系統(tǒng)分岔點(diǎn)的敏感特性實(shí)現(xiàn)噪聲背景中信號(hào)的檢測(cè)[3],Wang等則在此基礎(chǔ)上利用Duffing振子混沌狀態(tài)到大尺度周期狀態(tài)的分岔實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)噪聲背景下微弱正弦信號(hào)的檢測(cè)[4],Hu等對(duì)該混沌振子檢測(cè)方法作了進(jìn)一步分析,并將其應(yīng)用于故障的早期預(yù)測(cè)[5]。針對(duì)檢測(cè)方法信噪比較低的問(wèn)題,李月利用雙耦合混沌振子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)噪聲背景下

7、微弱正弦信號(hào)的檢測(cè)[6]。此外,裴留慶等對(duì)一種混沌同步系統(tǒng)進(jìn)行研究,提出可利用該系統(tǒng)的一定區(qū)域?qū)崿F(xiàn)信號(hào)的放大[7],何斌等則提出利用倍周期分岔區(qū)域的特性實(shí)現(xiàn)信號(hào)檢測(cè)的方法[8],Qu第6期基于混沌振子周期區(qū)域的微弱信號(hào)檢測(cè)方法·51·等利用一組差分方程的相軌跡改變實(shí)現(xiàn)齒輪箱的故障診斷[9]。這些提供了噪聲中微弱信號(hào)檢測(cè)的新思路、新方法,雖然依然存在一定問(wèn)題,但已經(jīng)逐漸發(fā)展成微弱信號(hào)檢測(cè)領(lǐng)域的一個(gè)分支。本文對(duì)文獻(xiàn)[4]中的混沌振子方程進(jìn)行分析,將檢測(cè)方法擴(kuò)展到對(duì)周期區(qū)域的利用,提出一種新的強(qiáng)噪聲背景中周期信號(hào)檢測(cè)方法。2基于混沌振子的檢測(cè)方法基于混

8、沌振子的微弱信號(hào)檢測(cè)方法來(lái)源于混沌系統(tǒng)的非反饋擾動(dòng)控制,特定頻率的小信號(hào)可將非線性系統(tǒng)由混沌狀態(tài)控制到穩(wěn)定的周期狀態(tài)。本文所采用方程形式