电力线载波通信中微弱信号的检测方法研究

论文摘要

强背景噪声下的微弱信号检测一直都是国内外学者研究的热点、难点。长期以来,人们一直向着这一目标进行着不懈的探索和努力,并已取得了许多重大进展。然而,传统的微弱信号检测方法,输入信噪比门限受到一定限制,很难进一步降低。近年来,随着非线性科学的不断发展,迅速发展起来的基于混沌的检测方法弥补了传统方法的不足,对噪声的抑制范围和信噪比工作下限有了新的突破。基于混沌振子的信号检测是目前工程应用研究的重要方向之一。本文重点研究用混沌理论检测低压电力线载波通信中的三态脉冲位置调制信号。本文首先讨论了Melnikov方法和Lyapunov指数方法确定Duffing混沌振子的两个重要阈值,并通过仿真实验验证了所确定阈值的正确性。其次,在深入研究Duffing混沌振子检测微弱正弦信号原理的基础上,建立系统动力学模型并进行仿真实验,验证测量系统的检测性能。最后,根据三态脉冲位置调制信号的特点,提出用混沌振子实现三态脉冲位置调制信号的检测方法,这种检测方法是从根本上不同于传统微弱信号检测的方法。阐述该方法的原理及实现步骤。通过对仿真实验结果的分析研究,表明了文中所提方法对微弱信号非常敏感而对噪声有很强的抑制能力,对三态脉冲位置调制信号进行检测的最低信噪比达到了-23dB。目前,虽然有关利用混沌进行微弱信号检测的研究大部分都处于理论探讨阶段,但是完全有理由相信,混沌微弱信号检测技术将以其高分辨率和高灵敏度吸引人们进行更多、更深入的研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的提出及意义
• 1.2 微弱信号检测技术
• 1.3 混沌理论的起源与发展
• 1.4 混沌检测技术的国内外研究现状
• 1.5 本论文的主要研究内容
• 2 混沌学的基本理论
• 2.1 混沌的基本概念和特点
• 2.1.1 混沌的基本概念
• 2.1.2 混沌的特点
• 2.2 经典的混沌系统
• 2.2.1 离散系统混沌
• 2.2.2 连续系统混沌模型
• 2.3 Duffing混沌振子
• 2.3.1 Duffing混沌振子的特性
• 2.3.2 Duffing方程的改进
• 2.4 本章小结
• 3 混沌现象的研究方法和检测判据
• 3.1 混沌特性的判别方法
• 3.2 Melnikov方法与混沌检测阈值
• 3.2.1 正弦信号的混沌检测阈值
• 3.2.2 仿真实验
• 3.3 Lyapunov指数与混沌分岔阈值
• 3.3.1 混沌分岔阈值的确定
• 3.3.2 仿真实验
• 3.4 本章小结
• 4 正弦信号的混沌检测方法研究
• 4.1 混沌振子检测微弱信号的原理
• 4.2 混沌检测动力学模型的建立
• 4.3 仿真实验
• 4.4 本章小结
• 5 三态脉冲位置调制信号的混沌检测方法研究
• 5.1 三态脉冲位置调制信号
• 5.1.1 三态脉冲位置调制信号的基本特征
• 5.1.2 脉冲发射格式
• 5.1.3 脉冲相位调制格式
• 5.2 三态脉冲调制信号的混沌检测原理及实现方法
• 5.2.1 三态脉冲调制信号的混沌检测原理
• 5.2.2 三态脉冲调制信号的仿真实现
• 5.2.3 噪声背景下的混沌振子检测三态脉冲位置调制信号研究
• 5.3 本章小结
• 6 结论与展望
• 致谢
• 参考文献