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《电子科技大学》 2001年
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混沌信号的非线性自适应预测技术及其应用研究

张家树  
【摘要】: 本文主要围绕混沌信号的实时或准实时预测技术及其在混沌控制与同步、捷变频雷 达频率预测中的应用问题展开研究,主要研究内容包括:(1)、混沌信号的神经网络建模 预测及其应用研究;(2)、提出混沌信号的非线性自适应预测新方法,研究了混沌信号的 非线性自适应预测性能;(3)、提出了多种非线性自适应滤波(预测)器及其非线性NLMS 自适应算法;(4)、提出并研究了混沌系统的非线性自适应预测控制与同步新方法;(5)、 捷变频雷达频率序列预测的新方法研究。 本文的主要创新之处包括: 1、混沌信号的神经网络建模预测及其应用研究 (1)针对BP算法训练的神经网络预测器对(含噪)混沌信号建模预测存在的一致性 较差的问题,利用一种快速进化算法训练前馈神经网络预测器,从而实现了含噪混沌信 号和混沌吸引子的一致预测。而一步预测性能良好的BP网络预测器所重构的吸引子不 具有一致性正好说明:混沌时间序列预测模型的动力学不一定非要具备与原动力系统相 同的吸引子结构,即不必去追求模型的等价性。这一结果为我们构造其它预测模型提供 了依据。 (2)针对混沌序列多步预测的难题,用RLS算法和一种简化的RNN研究了混沌信 号的多步预测问题,研究结果证实了这种简化的RNN比前馈神经网络具有更好的多步预 测性能。 (3)针对单一混沌映射或系统产生混沌信号的局限性,利用神经网络权值更新的灵 活性,提出了混沌信号源的神经网络设计预测同步方法,能在统一的系统结构下产生多 种混沌信号。 (4)针对单一混沌映射或系统设计的混沌保密通信容易被预测破译的问题,提出了 一种基于混沌映射切换的参数调制保密通信方案,并用神经网络设计的混沌信号源和构 造的一种广义混沌映射进行了研究,在信噪比(SNR)>10dB时,能较好地恢复信号。若辅 以非均匀跳时切换策略,保密性能更好。 2、针对混沌相空间预测技术难以满足工程应用的问题,提出了混沌信号的非线性 自适应预测这一新技术和新方法 (1)混沌信号的非线性自适应预测技术是根据当前预测误差,采用自适应技术在线 实时调整预测滤波器的参数来跟踪混沌运动的当前轨迹,能够满足实时或准实时预测应 用的要求。与全局建模预测相比,要求的训练样本少、训练时间短,且具有更好的预测 性能和易于工程实现等优点。 (2)采用非线性自适应预测技术预测混沌信号时,非线性自适应预测滤波器的输入 维数(相当于线性滤波器的阶数)不受Takens嵌入定理的约束,能在欠嵌入条件下实现有 效预测。 (3)首次研究了超混沌、时空混沌信号的非线性自适应预测问题,它们的非线性自 适应预测性能主要取决于预测器的非线性表达能力和自适应算法的选择,与其它因素无 关; 3、针对Volterra滤波器实现的复杂性,提出并研究了多种非线性自适应滤波器及其 非线性自适应算法,并用它们研究了混饨信号的非线性自适应预测性能,主要创新成果 包括 (l)首先用二阶VOiterY’a滤波器(SOVF)研究了混油信号非线性自适应预测性能,在 此基础上,提出并研究了SOW的四种线性FIR #波器乘积耦合型近似实现结构,通过 仿真研究找到了它们稳定收敛的非线性NLMS算法中辅助收敛参数之间的选择关系。 (二)提出并研究了一大类基于非线性有界函数约束变换的新型线性PIR #波器乘积 耦合非线性自适应(预测)滤波器,给出了非线性有界变换函数应满足的条件,较为系统地 研究其中三类非线性变换器构造成的这种非线性预测器、两种非线性自适应算法对混饨 信号的非线性自适应预测性能。 (3)基于混饨信号高阶累积量分析结果,提出了一种高阶非线性自适应预测滤波 器,较为系统地研究了这种预测滤波器的不同实现结构和算法对含噪混饨信号、超馄饨 信号和时空混饨信号的非线性自适应预测性能。 4、针对现有馄饨控制与同步方法要求精确己知系统的数学模型,而很多工程混饨难 以建立精确的系统模型和比较容易获得系统状态的观察序列特点,提出了混饨系统的非 线性自适应预测控制与同步新概念和新方法,并用本文提出的两种非线性自适应预测滤 波器进行了研究,主耍成果包括: *)只用被控系统状态的观察时间序列,通过在线实时非线性预测技术能够将确定 性混饨系统、不确定性混饨系统、耦合超混饨系统控制到任意外加目标上; (2)只用被控系统状态的观察时间序列,通过在线实时非线性预测技术能够将存在 模型失配(包括模型完全不同)的混饨系统进行同步。 5、目前,捷变频雷达的频率序列尚无有效的预测方法。根据捷变频码构造的确定性 和非线性机制,分别研究了具有混饨特征和非混饨的捷变频雷达频率序列的预测技术。 主要研究成果为: *)具有混饨特征的捷变频雷达频率序列,采用非线性自适应预测技术比采用建模 预测技术进行预测更有效; ()优化估计非混炖的乘同余模型参数为预测乘同余捷变频频率序列提供了某种 可能性。
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:TN911.6

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 张兴涛;鲍长春;刘鑫;张丽燕;;基于Volterra级数预测的音频频带扩展[J];电子学报;2012年12期
2 李红霞;许士国;范垂仁;;月径流序列的混沌特征识别及Volterra自适应预测法的应用[J];水利学报;2007年06期
3 张玉梅;曲仕茹;温凯歌;;交通流量的混沌特性分析及预测模型研究[J];土木工程学报;2009年01期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 蔡智富;脉压雷达信号的识别与参数估计算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 卜云;混沌时间序列自适应预测算法研究[D];电子科技大学;2010年
3 魏恒东;混沌直扩信号检测与混沌同步研究[D];电子科技大学;2010年
4 赵海全;基于非线性函数扩展的流水线型自适应滤波理论与方法研究[D];西南交通大学;2011年
5 刘旭波;基于数字信道化接收机LPI雷达信号参数估计与分选[D];哈尔滨工程大学;2011年
6 郭双冰;混沌时间序列预测及其混沌理论在通信信号调制识别中的应用[D];电子科技大学;2003年
7 胡志恒;CDMA通信系统自适应多用户检测方法的研究[D];电子科技大学;2003年
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9 李英祥;低截获概率信号非平稳处理技术研究[D];电子科技大学;2003年
10 伍维根;混沌控制及混沌理论在测量中的应用[D];电子科技大学;2002年
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1 罗洪军;混沌时间序列预测分析及在转子剩余寿命预测研究[D];五邑大学;2010年
2 张秀梅;Volterra滤波器的自适应算法研究[D];杭州电子科技大学;2009年
3 刘洋;基于混沌理论的城市天然气日负荷预测研究[D];西南石油大学;2011年
4 刘期烈;基于神经网络的混沌控制研究[D];西南交通大学;2004年
5 吕彪;基于混沌的脉冲压缩雷达干扰研究[D];西南交通大学;2006年
6 冯海涛;混沌随机数发生器的设计与应用[D];西南交通大学;2006年
7 刘斌;基于混沌的伪随机序列产生及其实现[D];电子科技大学;2006年
8 师帅;混沌信号降噪及其在通信中的应用研究[D];吉林大学;2007年
9 任育;基于混沌序列的密码算法研究与设计[D];西安电子科技大学;2007年
10 戴悦;网络流量的混沌特性研究及网络流量预测算法研究[D];江南大学;2008年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邓建斌;叶洪江;;基于混沌遗传算法的配电网无功补偿优化[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2006年03期
2 乔志杰;程翠翠;;基于遗传算法优化的模糊PID控制研究及其仿真[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2009年03期
3 徐文婷;李承鹏;;基于自适应遗传算法的离散化方法[J];合肥师范学院学报;2011年03期
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5 华文立;胡学刚;;平衡决策树分类精度与规则简易性研究[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2006年04期
6 薛同站;王国明;;城市用水量动态预测的双线性模型[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2005年06期
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8 马友平;;生长模型McDill-Amateis的遗传算法拟合研究[J];安徽农业科学;2007年33期
9 陆克芬;方崇;张春乐;;基于人工鱼群算法的投影寻踪评价方法研究[J];安徽农业科学;2009年23期
10 陈广洲;汪家权;解华明;李国莲;;基于遗传算法的土地多目标规划应用[J];安徽农业科学;2009年24期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 齐继阳;竺长安;曾议;;基于遗传禁忌混合搜索算法的设备布局研究[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
2 丁婷;崔红涛;;遗传算法在智能天线扇区波束赋形及阵元失效补偿中的应用[A];经济策论(上)[C];2011年
3 程远林;李茂军;;基于小生境遗传算法的配电网电容器优化配置[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 姜明辉;袁绪川;;基于GA优化的个人信用评估SVM模型[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 张志华;王莉;刘洪;;最大化网络广告收入的投放决策[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 赵瑞艳;李树荣;张晓东;苗荣;;基于混合遗传算法的热传导系统最优控制问题求解[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 王清;宋年年;王佳庆;姚菁;;优化自抗扰控制器在主汽温控制系统中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 康忠健;徐丽;勾松波;金华蓉;李瑞生;;考虑分布电容的神经网络单相接地故障测距算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
9 姜封国;;基于小生境技术的混合遗传算法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
10 刘桂臣;蒋白懿;代进;;基于遗传算法城市供水系统优化调度研究[A];科学发展与社会责任(A卷)——第五届沈阳科学学术年会文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 罗启彬;基于混沌理论的遥测信息安全技术研究[D];中国工程物理研究院;2009年
2 李佳;载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 张亚娟;适应性企业战略协同机制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 谭枫;介入式文化算法及其应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 吴冬梅;基于达芬振子的微弱信号检测方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 陆满君;通信辐射源个体识别与参数估计[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 孙明;基于小波和迟滞的混沌神经网络及其应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 李建平;面向异构数据源的网络安全态势感知模型与方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 雷亚辉;水下目标的时间反转法声探测技术应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 李晚龙;六自由度Stewart平台分散智能控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郝慧君;CA-MARKOV模型与GIS、RS在土地利用/土地覆盖变化中的应用研究[D];华中农业大学;2010年
2 万成;动态环境下的元胞遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
3 李坤;参数参与进化的自适应遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
4 武文宾;冲击地压的非线性岩梁混沌动力学分析[D];山东科技大学;2010年
5 吴香庭;基于遗传算法的K-means聚类方法的研究[D];山东科技大学;2010年
6 马水松;多目标遗传算法与非支配集的构造研究[D];山东科技大学;2010年
7 李臻;城市公交车辆智能调度优化研究[D];山东科技大学;2010年
8 朱国凯;泰安市农村公路典型路面结构研究[D];山东科技大学;2010年
9 纪二云;基于改进遗传算法的电力系统无功优化的研究[D];山东科技大学;2010年
10 施晓坤;煤炭企业人才结构优化[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 顾美;方龙;;自适应滤波理论与算法[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2009年05期
2 黄谆,周涛,白国强,陈弘毅;一种基于混沌的真随机源电路[J];半导体学报;2004年03期
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4 闫伟齐,邹建成,齐东旭;一种基于DES的数字图像置乱新方法[J];北方工业大学学报;2002年01期
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6 管春阳,高飞;一种基于混沌序列的加密算法[J];北京理工大学学报;2003年03期
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10 唐秋玲,覃团发,林硒;基于Logistic-Map的数字混沌调制方法[J];重庆邮电学院学报(自然科学版);2001年03期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 沙永涛;鲍长春;贾懋珅;;一种基于重构八度音的音频信号高频重建方法[A];第十四届全国信号处理学术年会(CCSP-2009)论文集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 本报记者 顾鑫;[N];中国证券报;2011年
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1 闫华;非线性通信信号处理方法研究[D];电子科技大学;2011年
2 莫玮;神经网络在自适应均衡中的应用研究[D];西安电子科技大学;2000年
3 吕铁军;通信信号调制识别研究[D];电子科技大学;2000年
4 王琳;混沌扩频技术在CDMA通信系统中的应用研究[D];电子科技大学;2001年
5 李春福;关于混沌信号的产生、处理及其在通信系统中应用的若干研究[D];电子科技大学;2001年
6 盖强;局域波时频分析方法的理论研究与应用[D];大连理工大学;2001年
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8 谭善文;多分辨希尔伯特—黄(Hilbert-Huang)变换方法的研究[D];重庆大学;2001年
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10 侯建荣;分形理论中若干问题的小波解法[D];西安电子科技大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘鑫;宽带音频的非线性频带展宽技术[D];北京工业大学;2011年
2 余秋星;基于混沌与分形的信号检测[D];西北工业大学;2001年
3 冯艳;一种产生随机数新方法的研究与实现[D];北京工业大学;2002年
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5 蒋润良;相位编码雷达信号处理及其应用研究[D];南京理工大学;2003年
6 赵长虹;重频分选与跟踪算法的研究[D];西安电子科技大学;2003年
7 俞俊;数模混合SoC/IP——基于混沌的真随机数发生器的设计与实现[D];浙江大学;2004年
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10 张华;低信噪比下线性调频信号的检测与参量估计研究[D];电子科技大学;2004年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 龚秀军;魏巍;魏曙光;纪伯公;;装甲车辆数字灭火控制系统BIT优化设计研究[J];车辆与动力技术;2011年03期
2 姜桂艳;常安德;牛世峰;丛玉良;程德明;王秋兰;;基于BP神经网络的交通数据序列动态可预测性分析方法[J];北京工业大学学报;2011年07期
3 郭惠霞;董晖;;低信噪比强窄带干扰条件下的LFM信号检测技术的比较与分析[J];电讯技术;2007年02期
4 张天骐;高永升;杜晓华;侯瑞玲;;多用户直扩超宽带信号的码片宽度估计[J];电波科学学报;2011年03期
5 胡欣;李勇;谢金华;于超鹏;;改进的低PRMS混沌雷达信号低截获性能分析[J];电光与控制;2011年11期
6 杨辉;马红光;王令欢;王国华;;基于SVC多分量LFM信号检测与参数估计[J];弹箭与制导学报;2006年S7期
7 杨辉;马红光;王国华;;基于“黄金分割法”的LFM信号参数估计[J];弹箭与制导学报;2006年S7期
8 张森;肖先赐;;连分式法全局预测单电台跳频码频率[J];电子科技大学学报;2006年01期
9 刘春泉;田中成;周青松;;对ISAR的混沌噪声调频干扰[J];电子信息对抗技术;2008年03期
10 路宾朋;陈兴伟;于延胜;;闽江流域竹岐站年平均流量时间序列的混沌特征分析[J];亚热带资源与环境学报;2010年02期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 陈颖颖;张雁军;贾鑫;;通信信号调制识别方法[A];第一届中国高校通信类院系学术研讨会论文集[C];2007年
2 李薪宇;康波;吕炳朝;;暂态混沌神经网络中的自反馈连接权值优化策略[A];2003年中国智能自动化会议论文集(上册)[C];2003年
3 康波;吕炳朝;;一种混沌遗传算法及其在测试生成中的应用[A];2003年中国智能自动化会议论文集(下册)[C];2003年
4 牛超;卢世坤;李夕海;;地球变化磁场时间序列的Volterra级数自适应预测模型研究[A];国家安全地球物理丛书(九)——防灾减灾与国家安全[C];2013年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吴冬梅;基于达芬振子的微弱信号检测方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 李淑慧;基于混沌理论的GPS电离层预测研究[D];中国地质大学(北京);2010年
3 魏恒东;混沌直扩信号检测与混沌同步研究[D];电子科技大学;2010年
4 丁文荣;云南省盘龙河流域河流悬移质输移变化及其对环境变化的响应[D];昆明理工大学;2008年
5 倪同和;道路交通规划关键指标预测方法研究[D];吉林大学;2011年
6 牛军宜;供水枢纽工程水环境系统安全管理问题的研究[D];天津大学;2010年
7 唐海燕;电梯交通分析及电梯优化控制方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 高闯;离心压缩机无叶扩压器失速与系统喘振先兆分析研究[D];上海交通大学;2011年
9 杨博;空基辐射源非合作探测系统关键技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
10 刘金海;基于混沌时间序列分析的输油管道泄漏故障诊断方法研究[D];东北大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘少成;电子侦察信号实时检测算法及其应用[D];西安电子科技大学;2011年
2 尹明;一种基于小波神经网络的网络流量预测模型的研究[D];吉林大学;2011年
3 吴艳玲;基于匹配追踪的数据压缩与信号识别技术研究[D];北京邮电大学;2011年
4 李家杰;基于攻击安全的真随机数生成算法的研究和应用[D];电子科技大学;2011年
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7 胡治孝;基于扰动的混沌序列密码的研究与实现[D];杭州电子科技大学;2009年
8 万寿庆;复杂交通网络救援点和事故点间路段重要性测评模型研究[D];南京航空航天大学;2010年
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10 鄢海燕;数字通信信号自动调制识别算法研究[D];重庆大学;2011年
【二级参考文献】
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4 洪时中,洪时明;一种客观确定分形“无标度区”的方法——自相似比法[J];大自然探索;1993年02期
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7 凌聪,孙松庚;Logistic映射跳频序列[J];电子学报;1997年10期
8 袁坚,肖先赐;淹没在噪声中的混沌信号最大李雅普诺夫指数的提取[J];电子学报;1997年10期
9 周红,罗杰,凌燮亭;关于数字混沌系统保密通信的探讨[J];电子科学学刊;1997年02期
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高金峰,罗先觉,马西奎;实现连续时间标量(超)混沌信号同步控制的非线性反馈方法[J];物理学报;2000年05期
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5 刘凯;李辉;戴旭初;徐佩霞;;一种新的含噪混沌信号降噪算法[J];电子与信息学报;2008年08期
6 燕慧英;张书峰;傅和平;;基于串联结构的混沌序列发生器[J];大众科技;2008年12期
7 王勇;吴旭文;;混沌信号降噪算法[J];测试技术学报;2006年02期
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9 邢士勇;金海薇;郑海起;唐力伟;;基于改进局部投影算法的非线性时间序列降噪[J];军械工程学院学报;2007年02期
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3 陈琢;梁蓓;郭军;;混沌信号的多分辨率分形滤波[A];第九届全国信号处理学术年会(CCSP-99)论文集[C];1999年
4 王改云;古天祥;;一种新的混沌信号的线性化方法[A];第十届全国信号处理学术年会(CCSP-2001)论文集[C];2001年
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7 陈自力;贺中堂;;混沌直扩系统的性能分析[A];2003年中国智能自动化会议论文集(下册)[C];2003年
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9 田贤峰;方广有;;基于混沌的SAR转发干扰方法研究[A];2008年激光探测、制导与对抗技术研讨会论文集[C];2008年
10 洪文学;景军;宋佳霖;樊凤杰;高海波;;基于调幅与调频原理的仿古典针刺手法电针针法研究[A];中国生物医学工程进展——2007中国生物医学工程联合学术年会论文集(上册)[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 本报记者 刘英赫;信号处理——IT产业的基石[N];中国电子报;2000年
2 ;展望2000年后的信息科学与技术[N];计算机世界;2000年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张家树;混沌信号的非线性自适应预测技术及其应用研究[D];电子科技大学;2001年
2 周广宇;混沌非线性动力学系统的控制及混沌保密通信系统的研究[D];浙江大学;1999年
3 刘立东;混沌信号处理及其在雷达中的应用[D];电子科技大学;2012年
4 刘凯;粒子滤波在单通道信号分离中的应用研究[D];中国科学技术大学;2007年
5 乔闪;Colpitts微波混沌及其雷达应用[D];浙江大学;2007年
6 朱石坚;舰艇减振降噪系统中的混沌隔振技术研究[D];国防科学技术大学;2006年
7 王小敏;非线性动力学滤波器设计及其在信息安全中的应用研究[D];西南交通大学;2007年
8 赵柏山;混沌保密通信系统若干问题的研究[D];大连海事大学;2008年
9 聂春燕;混沌理论及基于特定混沌系统的微弱信号检测方法研究[D];吉林大学;2006年
10 李春福;关于混沌信号的产生、处理及其在通信系统中应用的若干研究[D];电子科技大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 徐航;基于宽带混沌信号和高速随机序列检测传输电缆故障[D];太原理工大学;2012年
2 孙明亮;基于混沌信号的MIMO雷达波形设计方法研究[D];吉林大学;2014年
3 周飞;宽带混沌信号及其在雷达中的应用研究[D];南京理工大学;2004年
4 宋春艳;混沌同步及其在保密通信中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
5 杨显毫;混沌信号及其在通信中的应用[D];华南理工大学;2010年
6 赵志楠;基于混沌理论的通信对抗中两项关键技术的研究[D];电子科技大学;2012年
7 齐承宇;基于FPGA的混沌信号发生器设计[D];沈阳工业大学;2013年
8 钱鋆;水声信号的非线性动力学检测[D];东南大学;2006年
9 熊波;非合作混沌信号处理若干问题研究[D];电子科技大学;2013年
10 师帅;混沌信号降噪及其在通信中的应用研究[D];吉林大学;2007年
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