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基于混沌理论的弱信号检测及其DSP系统实现

李安  
【摘要】:信息科学的一项重要任务是获取客观世界的真实信息,然而对于任何一个系统,必然存在噪声,而当所测量的信号比较微弱且淹没在强噪声背景中时,要提取真实信号是困难的,因此如何把淹没于噪声中的有用信号提取出来的问题越来越引起人们的关注。近年来,随着非线性科学的不断发展,尤其是混沌、随机共振理论的提出,为微弱信号检测开创了新的思路。混沌理论表明一类混沌系统在一定条件下对小信号具有敏感依赖性同时对噪声具有免疫力,因此使得它在信号检测中非常具有潜力。 本文首先阐述了混沌运动的定义、特征、混沌运动特征的识别方法和通向混沌的道路等,然后从应用的角度详细分析了改进Duffing混沌振子的阵发混沌运动的机理及其阵发混沌现象的相关特性。基于混沌现象发生随模型参数变化的间歇性,首次提出了一种利用频率扫描确定振子的间歇混沌运动进行微弱信号检测的方法,为利用阵发混沌进行微弱信号检测奠定了理论基础;同时通过数值实验研究首次提出了一种利用过零率识别阵发混沌运动状态并求取阵发混沌周期的新方法,并着重对白噪声或其它信号频率背景下微弱正弦信号频率的测量进行了实验。实验结果表明,这种方法具有简单、有效、易于实现,精度高等特点。 接下来结合作者开发DSP应用系统的经验,本文在基于混沌理论检测微弱信号原理的基础上,深入讨论了其应用于DSP的实用化,搭建了一个优化的以TMS320C6211B为核心的真实系统,设计了相应的算法软件流程,并编写了相应的C语言和汇编语言的混合编程的优化的算法代码,对信号发生器产生的不同频率的单正弦周期信号进行了相应的频率检测,验证了所创理论方法的可行性、实用性和系统的有效性。 最后提出了一些基于混沌理论的微弱信号检测及其DSP系统实现的有价值的建议。


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