5种新混沌弱信号检测系统设计

为了进一步改进混沌弱信号检测系统的性能,设计了5种新的高灵敏度复合混沌弱信号检测系统,并选择其中一种与目前广泛使用的Duffing混沌弱信号检测系统进行了对比分析,结果显示新复合混沌系统可以克服Duffing混沌弱信号检测系统出现的3个难题:被检测信号消失后混沌状态无法快速自动回复、大周期状态不稳定以及混沌状态和大周期状态难以区分。通过使用Jacobian矩阵和特征方程的分析,显示了新复合混沌系统比Duffing混沌系统更为有效。与传统弱信号检测方法相比,新复合混沌系统电路简单、具有更低的信噪比和检测信号门限。理论分析和实验显示了新复合混沌系统的特性。     

新SH-COS混沌弱# 号检测系统设计

将混沌理论应用于弱信号检测,设计了一种由三维混沌和余弦函!合成的全新的混沌弱信号检测系统——SH-COS系统,并对其进行了动力学特性的理论分析,用Matlab及Multisim进行了电仿真分析。与目前广泛探讨的Duffing混沌弱信号检测系统以及锁相放大器的性能相比,新设计的混沌弱信号检测系统抗噪性能强、检测精度高,而且具有信号检测的广域多样性,弥补了检测系统混沌与大周期状态难以区分、大周期状态不稳定等不足。新系统输出的大周期态具有收敛性,仿真对比结果验证了设计方法的正确性,进一步改善了混沌系统的弱信号检测性能,使定量检测成为可能,因而更适合应用于实际工程领域。     

带有余弦函数的三维混沌弱信号检测系统及电路实现

从理论上分析了二维Duffing弱信号检测系统变量输出在混沌和周期态之间交替转换。发现一种新的三维混沌弱信号检测系统生成规则,以生成4种检测系统之一的三维Liu-cos混沌系统为例,采用傅里叶变换等方法从理论上验证了新生成的三维混沌弱信号检测系统输出信号具有广域收敛性,解决了二维Duffing混沌弱信号检测系统不能广域检测和输出信号不收敛问题;新设计的三维Liu-cos混沌弱信号检测电路空中声波实验显示可抗低频声波干扰,检测性能优于二维Duffing混沌电路和新设计的Duffing＋滤波器电路,水中实验显示三维Liu-cos混沌弱信号检测电路可抗高频水声干扰,可检测波形畸变的水声信号。     

Liu-cos混沌系统在声波弱信号检测中的应用

针对混沌三维弱信号检测系统的特点,设计了一种傅里叶变换和李雅普诺夫算法相结合的收敛性判别算法,证明了三维Liu-cos混沌系统对于声波弱信号检测具有广域性并且当输入声波信号幅值大于临界阈值时,系统变量x输出平衡于输入的周期摄动力信号, 系统变量y和z的输出收敛于零,临界阈值具有唯一性。解决了传统Duffing混沌系统应用于声波弱信号检测时,系统变量x和y输出不收敛、只能进入窄域检测等问题。构造了Duffing混沌系统和三维Liu-cos混沌系统的实际声波检测实验,分析了混沌系统在实际声波检测过程中的性能。     

新非光滑离散混沌系统压缩与脉冲控制

通过理论分析和数值试验,研究了由连续帐篷微分方程离散化所得新非光滑离散混沌系统在参数小于1时的动力学性质,设计了压缩反馈控制和非线性脉冲反馈控制两种混沌控制方案.结果表明:该系统在参数小于2时具有不同于倍周期分岔机制的混沌突发现象.设计的控制器能把该系统由混沌态稳定到1,2,4,5,6,8,10,12等周期态.控制器的可行性、有效性及鲁棒性通过数值试验得到证实.     

基于变形Lorenz系统和李雅普诺夫指数的微弱周期信号检测

提出了一种变形的Lorenz混沌检测系统,此系统主要具有混沌态和类周期态2种状态。利用最大李雅普诺夫指数作为判断混沌系统由混沌态趋于类周期态变化的量化依据,自动识别混沌系统的临界状态,更准确地判断微弱信号的存在。将互相关检测方法与混沌检测方法相结合,实现强噪声背景下微弱周期信号检测。仿真结果表明,该方法能有效地检测出强噪声中的微弱周期信号。     

驱动输入白噪声对Duffing振子运动影响分析

强噪声背景下混沌弱信号检测是利用弱信号的周期扰动使系统运动状态发生改变实现的，研究了数值解算时计算步长和驱动输入白噪声对弱信号检测中Duffing振子运动特征的影响，重点研究了对Duffing振子混沌临界态和大尺度周期态的影响，结果表明采用数值解算的步长不同系统运动状态不相同，与统计意义下任何零均值噪声都不会改变系统原有运行轨迹不同，不同功率的驱动输入白噪声会导致系统状态改变，分析了产生原因。     

基于混沌检测弱信号的混沌特性判别方法的研究

本分析了基于混沌检测弱信号的原理,提出了目前对混沌现象的判别问题,并利用梅尔尼科夫方法确定了混沌系统出现混沌时参数应满足的条件,给出了判据。研究表明,当阻尼比、待检周期信号幅值及策动力频率之间满足一定关系时,混沌系统将进入混沌状态。     

基于变形Lorenz系统微弱周期信号频率检测新方法

提出了一种变形的Lorenz混沌检测系统,此系统主要具有混沌态和类周期态两种状态。借鉴平均法推导了此系统的近似周期解。把变形Lorenz系统与状态反馈控制方法相结合,将含有待检测信号的变形Lorenz系统从混沌态控制到类周期态,然后利用频谱分析的方法检测待检测信号的频率。数值仿真结果验证了该方法具有较高的检测精度。最后,对不同频率的微弱正弦信号和非正弦周期信号进行了频率检测,实验结果证明此系统的可行性和有效性。     

混沌理论在车载超声测距系统中的应用研究

利用混沌系统敏感依赖于初始条件的特性,通过判断系统运动状态的变化,实现车载噪声环境下的微弱超声波信号的提取。系统的仿真实验结果表明混沌振子检测理论在抑制噪声、检测微弱信号方面具有很高的先进性,可以大大提高超声波测距的精度和性能。     

微弱周期脉冲信号的自相关-混沌系统联合检测方法

简述自相关检测的原理及混沌理论,在此基础上,提出将自相关检测与混沌理论相结合检测微弱周期脉冲信号的检测方法。仿真结果表明在相同系统实验背景下,相结合的检测方案优于不加自相关的检测方法。此方法是目前信噪比门限较低的时域信号处理方法,因而具有广泛的应用前景。     

混沌振子微弱未知信号检测方法的改进

目前普遍应用Duffing混沌振子系统检测噪声背景下微弱信号,由于其具有对周期信号敏感而对干扰信号免疫的特点,所以在检测时常常忽略噪声的影响。然而大量实验发现,系统对某些方差的噪声免疫力很低,容易造成误判。由此,在分析噪声对微弱信号检测影响的基础上,采用互相关检测器对待测信号进行处理,以此抑制噪声。对工程上不易实现的混沌阵列检测法引入实用性强的循环算法,操作简单,仿真结果精度高。     

Chaotic oscillator detection system about weak signals in spot welding

Spot welding is an efficient and shortcut processing method used in plate, and its quality detection is very important. However, there are many factors affecting the spot welding quality. Because of the low precision of traditional detection methods, spot welding has seldom been used in the aerospace industry which requires high welding quality. In this article, we give a new weak signal detection model based on chaotic oscillators. Using Melnikov methods and Lyapunov exponent, we can determine the critical values when the system enters in and out of chaos. Through lots of numerical simulations, it can be found that the lowest value of the weak sinusoidal signal the system can detect reach 10⁻¹¹, and its signal-to-noise ratio (SNR) is −126 dB. Compared with other detection methods, chaos oscillator detection system not only has a lower threshold value, but also is easy to implement in practice. This model thus has good application prospects.     

基于 FPGA 的电磁金属探伤系统及其微弱信号处理

本文介绍了一种基于FPGA的电磁金属探伤系统,该系统用于研究电磁无损检测技术在金属板损伤探测上的应用。在该电磁金属探伤系统中,传感系统提供的测量感应信号为强噪声背景下的微弱信号。为了提高信号的检测精度,本文采用信号调理电路结合FIR数字滤波的方法,将基于FPGA的电磁成像金属探伤系统中微弱的测量感应信号从噪声中提取出来,仿真实验证明,该方案能为后续信号处理环节提供一个低噪声背景下的较强的感应信号。