宽带混沌信号产生、分析与处理

论文摘要

宽带信号具有良好的距离分辨率、电磁兼容性、抗干扰性能、较高的穿透能力和低截获特性,因此自上世纪60年代以来,在雷达和通信等诸多领域得到了广泛的应用。人们在宽带信号产生、分析与处理等方面取得了一系列有价值的成果;但是,随着新理论和新技术的问世,有关宽带信号研究的新成果也在不断的涌现。混沌信号是由确定性系统产生的伪随机信号,具有易于产生和控制等特点,在宽带和超宽带领域中引起了人们的极大关注。本文就是根据混沌理论的发展,研究基于混沌的宽带/超宽带信号的产生、分析和处理技术。本文的主要工作和贡献可以归纳如下:1.新型混沌信号源和实现研究了混沌二相码序列驱动Colpitts电路实现的混沌系统,提出了由数字电路和模拟电路混合实现的混沌信号产生系统。数字部分产生脉冲信号驱动模拟部分直接产生符合要求的混沌信号;模拟部分又分为振荡器和滤波器两部分,由滤波器控制混沌信号的频谱范围。数值仿真和电路实验表明本文提出的混沌源不仅具有可控的信号频谱,也易于控制和同步。在模拟系统与数字激励之间实现广义同步时,可以用较低时钟频率的数字部分控制产生较高频率的混沌信号。2.混沌信号时频分析算法时间尺度信号计算是进行时频分析的核心运算。对混沌信号,我们首先揭示了混沌时间尺度信号与混沌系统参数之间的关系,然后提出了基于混沌同步的时间尺度混沌信号产生技术,最后发展了宽带混沌信号的模糊函数计算算法。在时间尺度混沌信号产生技术研究中,根据混沌系统是自治的还是非自治的,分别利用脉冲同步和广义同步理论,给出相应的产生技术。在提出的模糊函数计算算法方面,可采用模拟一数字混合结构实现模糊函数计算,为混沌信号分析和雷达应用提供了新手段。3.混沌信号半盲提取与分离提出了基于混沌同步的线性混合混沌信号的半盲提取和分离技术。在混沌信号提取方面,将提取矢量的估计问题转化为混沌系统输出函数参数的估计问题,然后构造基于同步的参数估计方法来提取混沌信号。在混沌信号分离方面,将信道和多个子系统看作一个整体系统,信道混叠参数变为未知的系统参数,然后构造基于同步的参数估计方法,从而分离混沌信号。基于同步的混沌信号分离技术充分利用了每个混沌源信号的产生信息,增强了分离技术的鲁棒性,在信噪比为0dB时仍然有效工作。混沌信号分离技术可应用于降低多用户通信和雷达系统中发射机之间的相互干扰,也可提高混沌信号雷达系统的多目标性能和抗多径干扰能力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1.绪论
• 1.1 宽带、超宽带技术
• 1.2 混沌信号分析
• 1.3 混沌信号处理
• 1.4 本文的结构和主要工作
• 2.混沌与混沌系统
• 2.1 混沌定义
• 2.2 混沌的特征描述
• 2.3 混沌的判定
• 2.3.1 Poincar（?）截面法
• 2.3.2 功率谱法
• 2.3.3 Lyapunov指数
• 2.3.4 分维数分析法
• 2.3.5.Kolmogorov熵
• 2.4 典型混沌系统
• 2.4.1 连续混沌系统
• 2.4.2 离散混沌系统
• 2.5 本章总结
• 3.宽带混沌信号产生
• 3.1 混沌信号产生技术概述
• 3.1.1 模拟系统
• 3.1.2 数字系统
• 3.1.3 现有混沌信号源实现特征
• 3.2 受驱动的Colpitts振荡器
• 3.2.1 Colpitts振荡器基础
• 3.2.2 混沌脉冲驱动下Colpitts电路中的混沌
• 3.3 数字混沌脉冲序列驱动的模拟振荡器
• 3.3.1 基于Colpitts的宽带混沌振荡器
• 3.3.2 混沌特征分析
• 3.3.3 频谱特征
• 3.3.4 输出信号的可再生性
• 3.4 电路实验
• 3.5 本章小结
• 4.混沌信号时频分析
• 4.1 混沌信号分析
• 4.2 时间尺度混沌信号与混沌动力学系统
• 4.2.1 自治微分系统参数与信号参数的关系
• 4.2.2 非自治微分系统参数与信号参数的关系
• 4.2.3 基于脉冲同步的时间尺度变化混沌信号产生
• 4.2.4 基于广义同步的时间尺度变化混沌信号产生
• 4.3 基于脉冲同步的混沌信号时频分析算法
• 4.3.1 基于脉冲同步的混沌信号模糊函数算法
• 4.3.2 蔡氏系统实例与仿真
• 4.4 基于广义同步的混沌信号时频分析算法
• 4.4.1 基于广义同步的混沌信号互模糊函数算法
• 4.4.2 R（o|¨）ssler系统实例与仿真
• 4.5 数字混沌脉冲序列驱动模拟振荡器产生的混沌信号的分析
• 4.5.1 模糊函数
• 4.5.2 距离-速度-加速度模糊函数
• 4.6 本章结论
• 附录4.1 距离—速度—加速度联合宽带模糊函数
• 1 雷达回波信号模型
• 2 加速度模糊函数定义
• 5.混沌信号分离技术
• 5.1 信号分离技术概述
• 5.1.1 信号分离问题背景
• 5.1.2 盲源分离的基本原理
• 5.1.3 混沌信号的分离问题
• 5.2 混沌信号提取技术
• 5.2.1 混沌信号提取问题
• 5.2.2 基于同步技术的混沌信号提取技术
• 5.2.3 仿真与分析
• 5.3 混沌信号分离技术
• 5.3.1 混沌信号分离问题
• 5.3.2 基于同步技术的混沌信号分离技术
• 5.3.3 仿真与分析
• 5.4 本章小结
• 6.结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 附录A 攻读博士学位期间发表的论文题录:
• 附录B 攻读博士学位期间参加的科学研究情况: