混沌同步及在雷达中的应用研究

论文摘要

混沌信号是一类内在确定外在类似随机性的特殊信号。与噪声相比,混沌信号是可控和可同步的。所以,混沌雷达既保留传统噪声雷达优点又克服了其无法控制的缺点,这使得混沌应用于雷达中具有更多的潜在优越性。但目前,传统混沌同步存在收敛速度不够理想和对系统参数变化非常敏感的缺点。此外,基于混沌同步的混沌雷达信号处理方法性能不理想。本文围绕上述问题展开了研究,主要工作归纳如下：(1)基于超混沌系统的非线性反馈同步和参数不敏感性研究对一类6阶超混沌系统进行非线性反馈同步设计。根据Hurwitz急定原理,设计非线性控制变量,使得误差方程雅可比矩阵的特征值实部均小于零,并使得特征值实部的绝对值较大。该算法比传统同步算法收敛速度快,并具有对系统参数比例系数不敏感的优点。(2)快速混沌同步算法研究给出了一种适用连续和离散混沌系统的快速混沌同步算法。根据Taylor展开式,设计控制变量,使得误差方程控制矩阵满足同步判定条件,进一步优选控制矩阵,仅需一步运算,便可快速同步。该算法收敛速度快,抗噪声能力强,具有更强的实际工程意义。(3)基于混沌同步的混沌雷达信号处理方法研究首先,对基于Colpitts系统进行新型测距算法研究。相比基于chuas系统的新型测距算法而言,本文算法具有更好的抗噪声性能和测距精度。其次,本文研究了基于混沌参数优化算法,优化后的信号更适合作为雷达发射信号。最后,本文给出一种基于混沌同步的新型测速算法,该算法具有强抗噪声能力。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 混沌同步的研究现状
• 1.2.2 混沌在雷达中的研究现状
• 1.3 本文的主要工作与章节安排
• 第二章 混沌基础理论
• 2.1 混沌基本概念
• 2.1.1 混沌的定义
• 2.1.2 混沌的基本特征
• 2.1.3 混沌判定方法
• 2.2 常见混沌系统
• 2.2.1 Lorenz系统
• 2.2.2 Rossler系统
• 2.2.3 蔡氏（Chuas）系统
• 2.3 传统完全同步方法
• 2.3.1 驱动-响应同步
• 2.3.2 主动-被动分解法
• 2.3.3 双向耦合法
• 2.3.4 单一（多）变量反馈同步
• 2.4 本章小结
• 第三章 非线性反馈同步研究
• 3.1 非线性反馈同步研究
• 3.2 新型超混沌系统同步设计
• 3.2.1 新型超混沌系统
• 3.2.2 非线性反馈同步设计
• 3.3 参数不敏感性研究
• 3.4 数值仿真分析
• 3.4.1 同步仿真分析
• 3.4.2 P-C同步对比仿真分析
• 3.4.3 参数不敏感性对比仿真分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 快速混沌同步算法研究
• 4.1 混沌同步判定准则
• 4.2 本文快速同步算法
• 4.3 举例分析
• 4.3.1 Duffing系统快速同步设计
• 4.3.2 Duffing快速同步仿真分析
• 4.3.3 Logistic快速同步设计
• 4.3.4 Logistic快速同步仿真分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 混沌在雷达中的应用研究
• 5.1 混沌雷达测距算法研究
• 5.1.1 测距算法
• 5.1.2 基于Colpitts系统的新型测距方法
• 5.1.2.1 Colpitts混沌系统
• 5.1.2.2 驱动系统与响应系统设计
• 5.1.2.3 测距改进方法
• 5.1.3 仿真分析
• 5.1.3.1 同步对比仿真分析
• 5.1.3.2 测距仿真分析
• 5.1.3.3 抗噪声对比仿真分析
• 5.1.3.4 测距精度对比分析
• 5.2 参数优化的混沌雷达波形设计
• 5.2.1 九阶超混沌系统
• 5.2.2 参数优化算法
• 5.2.3 数值仿真分析
• 5.2.3.1 自相关函数对比仿真分析
• 5.2.3.2 功率谱对比仿真分析
• 5.2.3.3 模糊函数对比仿真分析
• 5.2.4 新型混沌雷达系统
• 5.2.4.1 总体设计框图
• 5.2.4.2 混沌同步设计
• 5.2.4.3 同步仿真分析
• 5.2.4.4 测速仿真分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 未来工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻硕期间取得的研究成果及参与科研项目