基于混沌的海洋水聲弱信號檢測及其數據傳輸.pdf

1、我國在國際舞臺上的地位節(jié)節(jié)攀升，在經濟與政治共同提升的同時，勢必會引來“霸權國家”的挑釁。海洋如此廣袤卻仍有廣闊的未被開辟空間，必然會成為大國間的征戰(zhàn)場地，保衛(wèi)我國安全的首要任務是探測敵軍艦隊，預防被襲。因此，海洋水聲微弱信號的檢測及其數據傳輸與通信是一項重要的課題。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免疫性的混沌系統進行研究；針對檢測數據傳輸與通信問題，本文選取北斗通信途徑進行研究。本文主要研

2、究內容如下：
　　首先，本文以傳統Duffing系統為研究對象，對其進行混沌特性分析、動力學特性分析，找出Duffing系統由混沌態(tài)變?yōu)榇笾芷趹B(tài)的臨界閾值點，對Duffing系統進行仿真，分析其微弱信號檢測、低信噪比等特性，進行了Multisim電路仿真，證實了Duffing系統的弱信號檢測能力，其信噪比低至-80dB，但發(fā)現Duffing系統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系統在實際工

3、程中的應用。
　　其次，針對傳統Duffing系統窄域檢測和周期態(tài)不收斂等問題，本文提出了兩種改進方案。第一種是利用非共振參數擾動法對非Duffing系統(Liu系統)進行模型改進，依據平均值法對系統進行快慢系統變換，找出臨界閾值點。對改進系統進行仿真，分析其微弱信號檢測能力、信噪比下限，實際仿真可得改進系統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、電路設計復雜。第二種方案是利用周期信號擾動法對Liu系

4、統進行模型改進，得到類Liu系統，分析類Liu系統的混沌特性、動力學特性，而后對類Liu系統進行Matlab仿真，分析其微弱信號檢測、低信噪比等特性，并進行了Multisim電路仿真。實驗結果證明類Liu系統可以解決傳統Duffing系統窄域檢測和周期態(tài)不收斂問題，并且信噪比可低至-70dB。
　　最后，針對海洋環(huán)境無網絡信號覆蓋的問題，本文提出利用北斗短報文通信系統進行數據傳輸，對北斗短報文通信原理及通信協議進行了詳細分析，最后