基于Duffing振子的微弱FSK信号解调

基于Duffing振子的信号检测方法由于对微弱信号的检测效果好而受到广泛关注。现有的方法都依赖于对系统状态的准确判断,但目前并没有一种快速准确的系统状态判断方法。本文将Duffing振子应用于FSK信号的解调,通过比较Duffing振子输出序列的方差值,达到解调FSK信号的目的。实验表明该方法能有效检测FSK信号,并且检测效果优于传统的非相干检测方法。     

基于Duffing振子的弱Chirp信号检测与参数估计

在超低信噪比下, 针对 chirp 信号常规检测方法均失效. 提出一种超低信噪比下 chirp 信号的检测与参数估计方法. 该方法利用 Duffing 振子构建广义滤波器组,并以其最大 Lyapunov 指数的符号作为系统状态的判断标准. 根据 chirp 信号的特征, 将 chirp 信号的检测问题转化为一个周期信号检测的问题, 使其满足 Duffing 振子的检测条件. 获得调频斜率的估计后, 构造一个新序列, 再利用 Duffing 振子系统估计初频. 为提高信噪比, 本文还提出分段相关平滑的方法, 使检测和估计性能得到提高.     

混沌理论在应答器信号检测中的应用研究

针对在强噪声环境中传输的应答器上行链路信号难于检测的问题,基于混沌系统对噪声免疫的特性,将混沌Duffing振子用于应答器上行链路信号检测中。结合Duffing振子检测微弱信号的原理和上行链路信号的特点,给出了利用Duffing振子检测应答器上行链路信号的方法和步骤,进行了仿真验证。仿真结果表明,利用Duffing振子系统检测应答器上行链路信号是可行的,并且具有很好的抗噪性能。     

基于双耦合改进型混沌振子系统的弱信号检测

介绍传统的单Duffing混沌振子系统检测微弱信号的原理。传统混沌检测弱信号方法中,在强噪声环境下检测弱信号时系统易出现相位变化不稳定、抗噪性需进一步增强等问题。针对这些问题,本文提出基于双Duffing耦合改进型振子系统来对强噪声环境下的弱信号进行检测的方法,并用此方法对强噪声下的微弱正弦信号进行检测仿真。通过仿真得出双耦合改进型混沌振子系统能够更好地检测强噪声环境下的弱信号,对噪声有着更好的抑制作用。     

Lyapunov指数在弱2FSK信号检测中的应用

针对现有基于Duffing振子的2FSK信号检测方法在混沌临界阈值确定与相图判别两方面存在精度低、效率低的问题,提出了利用Lyapunov指数法确定阈值,并定量分析和判别检测系统输出状态的方法。在分析Duffing系统中Lyapunov指数算法的基础上,进行了仿真实验与分析,结果表明基于Lyapunov指数的2FSK信号混沌振子检测方法提高了阈值设置的精度,保证了2FSK信号检测的可靠性。     

基于混沌振子的微弱ASK信号解调

针对微弱数字调制信号的解调问题,提出了利用混沌振子对周期小信号的敏感性和对噪声的免疫力来解调强噪声中幅移键控(ASK)信号的新方法。详细阐述了基于duffing振子的微弱信号检测方法,结合ASK信号的调制方式,分析了利用duffing振子解调微弱ASK信号的基本思想,并提出利用功率谱熵判别系统状态的新方法。仿真表明,在信噪比为-20dB时,该方法实现了对ASK信号的解调,且抗噪性能优于传统的解调方法。     

基于混沌理论的微弱信号检测方法

分析了间歇混沌模型———Duffing振子的混沌特性,利用Duffing振子的非平衡相变对微小信号具有敏感性及对白噪声和与参考信号频差较大的周期干扰信号具有免疫力的性质,采用混沌振子阵列实现对噪声背景下微弱信号的检测;并采用梅尔尼科夫方法作为混沌判据,该方法的优点在于可以直接进行解析计算。仿真实验表明:该检测方法简单、有效,检测的精度比较高。     

用Duffing振子阵列解调微弱π/4-DQPSK信号

首次提出了微弱π/4-DQPSK信号Dumng振子阵列的解调算法,并用计算机对此算法进行了相应的仿真验证,同时还创造性地提出了星座图重叠划分,功率谱熵计算阵列和Dumng振子码元分界点搜寻器。先将π/4-DQPSK星座图的8个点划分成相重叠的四个区域,然后用功率谱熵来判定不同区域内Dumng振子的不同响应,最后依据当前时刻Duffing振子阵列的不同响应来断定所传送的数字信息。计算机仿真结果表明,本算法切实可行,在高斯信道中解调信噪比最低可达-15.6 dB。     

基于Duffing振子的MEMS陀螺微弱周期信号检测

Duffing混沌振子系统对周期小信号具有敏感性,对噪声具有免疫性。对此进行了特性分析,讨论了振子方程参数变化带来的影响。对Duffing振子微弱信号检测的原理进行了实验验证,以LCG50陀螺为例,用Duffing振子检测方法对其周期误差信号进行了检测和分析,基于检测结果设计了FIR滤波器对MEMS陀螺周期误差信号滤波,结果表明:Duffing振子方法在MEMS陀螺微弱信号检测与信号处理中的可行性和有效性。     

基于Duffing振子的弱正弦信号检测的改进

提出了一种基于Duffing混沌振子弱正弦信号的检测方法;为了能够检测更加微弱正弦信号的频率,对Duffing系统相关参数加以调整,使系统阈值与微弱正弦信号幅值大致相当;采用Duffing振子阵列法检测微弱正弦信号频率,在检测精度较高的前提下,缩小振子间频率比,增加振子数量;实验仿真表明可以检测幅值最低为0.002V的弱正弦信号。     

基于混沌振子的微弱信号检测方法研究

分析了During方程的基本形式以及During振子的混沌运动，阐述了基于相平面变化进行微弱信号检测的工作原理，并推导出系统发生间歇混沌现象的频差条件和相位差对于系统特性的影响。试验证明：该振子对与参考信号频差较小的周期小信号具有敏感性，对白噪声和与参考信号频差较大的干扰信号具有免疫力。     

A chaotic communication system of improved performance based on the Derivative-free nonlinear Kalman filter

The Derivative-free nonlinear Kalman Filter is used for developing a communication system that is based on a chaotic modulator such as the Duffing system. In the transmitter’s side, the source of information undergoes modulation (encryption) in which a chaotic signal generated by the Duffing system is the carrier. The modulated signal is transmitted through a communication channel and at the receiver’s side demodulation takes place, after exploiting the estimation provided about the state vector of the chaotic oscillator by the Derivative-free nonlinear Kalman Filter. Evaluation tests confirm that the proposed filtering method has improved performance over the Extended Kalman Filter and reduces significantly the rate of transmission errors. Moreover, it is shown that the proposed Derivative-free nonlinear Kalman Filter can work within a dual Kalman Filtering scheme, for performing simultaneously transmitter–receiver synchronisation and estimation of unknown coefficients of the communication channel.     

基于Duffing振子的铁路轨道移频信号测量系统设计

铁路轨道作为移频信号的传输载体,其对于信号对象传输轨迹疏密度的辨别能力,决定了轨道体系对移频信号的测量准确性。为实现对信号对象传输频率的准确辨别,设计基于Duffing振子的铁路轨道移频信号测量系统。将电源模块输出的电量信号,按需分配至STM32F103 微处理器、移频信号辨别模块与DSP测量单元之中,完善各级应用部件之间的连接关系,实现铁路轨道移频信号测量系统的硬件方案设计。确定移频信号的Duffing振子描述条件,针对其定义形式,构造移频信号的相空间,完成对铁路轨道移频信号的提取。求解铁路轨道的Lyapunov指数,并构建移频信号的Duffing方程,确定混沌测量参数的取值范围,实现对铁路轨道移频信号的测量,联合各级应用部件,完成基于Duffing振子的铁路轨道移频信号测量系统设计。实验结果表明,上述系统测量所得信号传输轨迹疏密度与真实轨迹疏密度相似度较高,能够实现对铁路轨道移频信号的准确测量。     

基于统计方法的混沌Duffing振子弱信号检测与估计

本文研究了混沌Duffing振子在弱信号检测系统中表现出的统计特性,说明了Lyapunov指数的统计特性与弱信号检测和估计之间的关系.之前的一些研究表明,混沌系统可以用于弱信号的检测,并将Lyapunov指数作为判定混沌状态的确定性依据.但本文的研究工作表明,弱信号检测系统中的Lyapunov指数存在一定的统计特性,将其作为信号检测判据需要考虑更多因素.因此,本文从理论上分析了混沌弱信号检测系统的Lyapunov指数存在的统计特性,并利用仿真数据建立了统计模型,确立了混沌检测系统的虚警概率和检测概率的计算方法.进而推导出了策动力阈值门限的选取公式和弱信号检测信噪比,给出了信号幅度估计的方法.实验结果表明,混沌弱信号的检测和估计性能与采样时间和采样间隔密切相关,可以采用统计信号检测的理论来衡量其性能.     

High resolution time-frequency representation for chirp signals using an adaptive system based on duffing oscillators

This paper presents a novel methodology to estimate the frequency shift in chirp signals with SNRs as low as −17 dB through the use of an adaptive array of Duffing oscillators. The system used here is an array of five Duffing oscillators with each oscillator's response enhanced through a correlation with the reference signal. As a final result, a time-frequency depiction is provided by the Duffing array for further analysis of chirp signals.Using computer simulated experiments, it is found that the analysis of chirp signals with low SNR by means of the Duffing oscillator shows a markedly better performance than the conventional methods of time-frequency analysis. To this end, the results obtained from the proposed Duffing method are compared against some recent techniques in time-frequency analysis.Furthermore, to strengthen the proposed representation, Monte Carlo simulation is used.     

分数阶Duffing振子的动力学研究

在经典Dtfffing振子中引入分数微分型阻尼项,推导了高效率的数值计算格式,对其表现出来的特有的非线性现象进行讨论．研究表明：分数微分型阻尼的分数阶值较小时,振子将出现倍周期分岔并导致混沌．在不同的外激励频率下,分数微分型Duffing振子会呈现对称性破缺、分岔、混沌等强烈的非线性现象;在一定参数范围内,分数微分型Duffing振子较经典Duffing振子,在较小的激励下即可进入混沌．     

基于Duffing振子的梯形增幅波弱信号检测*

针对引信产品测试中的非周期梯形增幅波信号提出了基于Duffing振子的梯形增幅波弱信号检测的新方法。该方法利用梯形增幅信号的特征进行分段预处理,将非周期信号的检测转换为Duffing振子的准周期信号检测,避免了低信噪比下基于Duffing振子的微弱非周期信号检测受混沌振子检测机理的限制这一难点。仿真实验证明,该方法有效地检测出了低信噪比下的微弱非周期梯形增幅信号。结果表明,该方法能有效检测出引信测试中的梯形增幅波信号,并对零均值色噪声具有较强的抑制能力。     

噪声对基于Duffing方程弱信号检测的影响研究

针对利用混沌临界状态检测弱信号时存在误判、效率低和误差的问题,建立并分析了Duffing方程的基本形式;阐述了基于混沌信号相平面变化进行弱信号检测的工作原理;研究了混沌临界状态检测法中噪声对检测性能的影响,仿真发现了小信号条件下二维双稳非线性系统的随机共振现象,为提高强噪声背景下检测信号的信噪比奠定了一定的基础,为利用随机共振技术检测弱信号提供了一条新的途径。     

Duffing振子与分数傅里叶变换的Chirp水印检测性能对比研究

研究Duffing 振子和分数傅里叶变换在Chirp类水印检测中的性能比较。首先分析目前分数傅里叶变换检测Chirp类水印的不足, 然后将嵌入在载体低频小波域的非周期Chirp信号通过分块平滑转换为单频周期信号, 利用Duffing振子阵列检测器检测微弱的周期信号。实验表明, 当信噪比为-41 dB时, Duffing振子仍然能有效检测到水印的存在, 此时分数傅里叶变换失效; 而当信噪比较高时, 分数傅里叶变换计算较Duffing振子检测简单。     

分数阶非线性Duffing振子方程的特性研究

将Caputo分数阶微分算子引入到非线性的Duffing振子方程中,运用同伦扰动变换法--一种同伦扰动法和Laplace变换相结合的方法来求解分数阶的非线性方程,借助Mathematica软件的符号计算功能得到了分数阶非线性Duffing振子方程的近似解,研究了振子运动过程与分数阶导数之间的关系。