基于混沌弱信號檢測的聲波通信系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著世界科技不斷進步，聲波通信發(fā)展迅速，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。聲波通信最早應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，目前主要應(yīng)用于水下聲波通信。由于電磁波和光波在水下衰減嚴重，聲波目前是水下遠距離通信的最優(yōu)手段。隨著移動智能終端的普及，開始出現(xiàn)通過使用聲波進行近距離通信。移動智能終端間的聲波通信技術(shù)是未來近距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N發(fā)展趨勢，具有廣闊的發(fā)展前景。
　　聲波通信系統(tǒng)的一項關(guān)鍵技術(shù)是強噪聲背景下的微弱聲波信號檢測。相比于通過濾除和抑制噪聲來提取有效信號，混

2、沌憑借其對特定頻率周期信號的敏感性以及對噪聲的強免疫性在弱信號檢測領(lǐng)域更具發(fā)揮潛力。
　　本文首先以 Duffing系統(tǒng)作為研究對象，分析其混沌特性及動力學(xué)特性，通過Matlab仿真研究其弱信號檢測能力、抗干擾能力及檢測靈敏度，進行了Multisim電路仿真，并設(shè)計制作Duffing混沌電路板，通過實際電路證實了Duffing系統(tǒng)的弱信號檢測能力。最后提出Duffing系統(tǒng)在弱信號檢測時的窄范圍檢測和混沌態(tài)周期態(tài)難區(qū)分等問題，這些

3、問題限制了Duffing系統(tǒng)在實際工程中的應(yīng)用。
　　針對Duffing系統(tǒng)存在的上述問題，對Liu系統(tǒng)進行模型改進得到類Liu系統(tǒng)，分析類Liu系統(tǒng)的混沌特性及動力學(xué)特性，對類Liu系統(tǒng)進行Matlab仿真，分析其弱信號檢測能力、抗干擾能力及檢測靈敏度，進行了Multisim電路仿真，并設(shè)計制作類Liu混沌電路板。實驗結(jié)果證明類Liu系統(tǒng)可以解決Duffing系統(tǒng)存在的問題。
　　通過對比Duffing混沌電路板和類Liu

4、混沌電路板的弱信號檢測性能，包括時域信號檢測性能、廣域檢測性能、檢測頻率精度、抗噪聲能力和系統(tǒng)穩(wěn)定性，得出類Liu系統(tǒng)具有周期態(tài)收斂和廣域檢測的優(yōu)點，而Duffing系統(tǒng)具有更強的抗噪聲能力和更高的穩(wěn)定性。針對Duffing系統(tǒng)混沌態(tài)周期態(tài)難區(qū)分的問題，提出Duffing-濾波器系統(tǒng)和Duffing-類Liu組合混沌系統(tǒng)兩種解決辦法。
　　搭建了空中聲波通信系統(tǒng)和水下聲波通信系統(tǒng)，空中聲波通信系統(tǒng)主要研究混沌系統(tǒng)對低頻聲波信號的檢