基于Van der Pol-Duffing振子的微弱信号检测研究

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1、密级：公开论文类型：应用研究工程硕士学位论文基于VanderPol-Duffing振子的微弱信号检测研究StudyonWeakSignalDetectionBasedonVanderPol-DuffingOscillators培养单位：机械工程学院专业领域：机械工程学生姓名：石兆羽校内导师：杨绍普教授校外导师：耿祥建高工二○一八年六月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得石家庄铁道大学或其它教育机

2、构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。(保密的论文在解密后应遵守此规定)作者签名：日期：导师签名：日期：摘要在电子工程、生物医学工

3、程、通讯雷达、语音处理等众多领域都需要进行微弱信号检测。由于微弱信号通常与强噪声混合在一起且幅值很低，使得微弱信号检测成为现代信息技术处理领域需要解决的首要问题。目前比较常见的微弱信号检测方法检测信噪比较低的微弱信号具有一定困难，而混沌检测方法利用混沌振子对微弱信号的敏感性以及对噪声的免疫性实现了微弱信号的检测，与传统方法相比，很大程度上降低了信噪比门限并提高了检测精度。首先，本文介绍了混沌理论的发展历程，微弱信号检测技术的现状以及混沌理论在信号处理领域的应用情况。对本文应用的混沌振子：Duffing振子和VanderPol-Duffing振子

4、作了简单说明，然后对Duffing振子和VanderPol-Duffing振子进行了耦合，建立耦合检测系统。针对系统的临界阀值，提出了一种分岔图和二分法相结合的方法来进行搜索。为了能够检测到不同频率的微弱信号，对系统进行了时间尺度的变换。对于单微弱正弦信号和混合微弱正弦信号以及淹没于色噪声中的微弱正弦信号，该耦合系统都能够很好地检测出来。其次，本文建立了耦合VanderPol-Duffing系统，对比了两组系统参数下该耦合系统的动力学行为。利用该系统对微弱信号进行检测取得了较好的效果并降低了信噪比门限。讨论了微弱正弦信号与参考信号不同频率、不同

5、相位时对检测的影响。3最后，本文改进了VanderPol-Duffing振子，在原有方程的基础上增加了αx项，仿真实验说明改进后计算的信噪比门限有所降低，抗噪性有所加强。为了能够更好地检测到强噪声中的微弱周期信号，建立了基于VanderPol-Duffing振子和互相关的联合系统。仿真结果证明联合系统进一步降低了信噪比门限，对噪声的免疫力也进一步提高。关键词：混沌；VanderPol-Duffing振子；微弱信号检测；耦合系统；互相关AbstractWeaksignaldetectionisneededinmanyfieldssuchasele

6、ctronicengineering,biomedicalengineering,communicationradarandspeechprocessing.Sinceweaksignalsareusuallymixedwithstrongnoiseandtheamplitudeisverylow,weaksignaldetectionbecomestheprimaryproblemtobesolvedinthefieldofmoderninformationtechnologyprocessing.Atpresent,thecommonwea

7、ksignaldetectionmethodshavesomedifficultiesindetectingweaksignalwithlowSNR,however，thechaosdetectionmethodusesthesensitivityofthechaoticoscillatortotheweaksignalandtheimmunitytothenoisetorealizethedetectionoftheweaksignal,comparedwiththetraditionalmethods,theSNRthresholdisgr

8、eatlyreducedandthedetectionaccuracyisimproved.Firstly,thedevelopmentofchaos