基于混沌的海洋水聲弱信號檢測及其數(shù)據(jù)傳輸.pdf

1、我國在國際舞臺上的地位節(jié)節(jié)攀升，在經(jīng)濟(jì)與政治共同提升的同時(shí)，勢必會(huì)引來“霸權(quán)國家”的挑釁。海洋如此廣袤卻仍有廣闊的未被開辟空間，必然會(huì)成為大國間的征戰(zhàn)場地，保衛(wèi)我國安全的首要任務(wù)是探測敵軍艦隊(duì)，預(yù)防被襲。因此，海洋水聲微弱信號的檢測及其數(shù)據(jù)傳輸與通信是一項(xiàng)重要的課題。針對海洋水聲微弱信號的檢測問題，本文選取對微弱信號有較高的敏感度以及對噪聲有強(qiáng)免疫性的混沌系統(tǒng)進(jìn)行研究；針對檢測數(shù)據(jù)傳輸與通信問題，本文選取北斗通信途徑進(jìn)行研究。本文主要研

2、究內(nèi)容如下：
　　首先，本文以傳統(tǒng)Duffing系統(tǒng)為研究對象，對其進(jìn)行混沌特性分析、動(dòng)力學(xué)特性分析，找出Duffing系統(tǒng)由混沌態(tài)變?yōu)榇笾芷趹B(tài)的臨界閾值點(diǎn)，對Duffing系統(tǒng)進(jìn)行仿真，分析其微弱信號檢測、低信噪比等特性，進(jìn)行了Multisim電路仿真，證實(shí)了Duffing系統(tǒng)的弱信號檢測能力，其信噪比低至-80dB，但發(fā)現(xiàn)Duffing系統(tǒng)用于微弱信號檢測的窄域檢測和周期態(tài)不收斂等問題，這些問題限制了Duffing系統(tǒng)在實(shí)際工

3、程中的應(yīng)用。
　　其次，針對傳統(tǒng)Duffing系統(tǒng)窄域檢測和周期態(tài)不收斂等問題，本文提出了兩種改進(jìn)方案。第一種是利用非共振參數(shù)擾動(dòng)法對非Duffing系統(tǒng)(Liu系統(tǒng))進(jìn)行模型改進(jìn)，依據(jù)平均值法對系統(tǒng)進(jìn)行快慢系統(tǒng)變換，找出臨界閾值點(diǎn)。對改進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，分析其微弱信號檢測能力、信噪比下限，實(shí)際仿真可得改進(jìn)系統(tǒng)可用于微弱信號檢測，信噪比下限為-44.77dB。但此方法檢測不穩(wěn)定、電路設(shè)計(jì)復(fù)雜。第二種方案是利用周期信號擾動(dòng)法對Liu系

4、統(tǒng)進(jìn)行模型改進(jìn)，得到類Liu系統(tǒng)，分析類Liu系統(tǒng)的混沌特性、動(dòng)力學(xué)特性，而后對類Liu系統(tǒng)進(jìn)行Matlab仿真，分析其微弱信號檢測、低信噪比等特性，并進(jìn)行了Multisim電路仿真。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明類Liu系統(tǒng)可以解決傳統(tǒng)Duffing系統(tǒng)窄域檢測和周期態(tài)不收斂問題，并且信噪比可低至-70dB。
　　最后，針對海洋環(huán)境無網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋的問題，本文提出利用北斗短報(bào)文通信系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，對北斗短報(bào)文通信原理及通信協(xié)議進(jìn)行了詳細(xì)分析，最后