專(zhuān)利名稱(chēng)：潛艇微弱目標(biāo)信號(hào)的混沌振子檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種潛艇微弱目標(biāo)信號(hào)檢測(cè)方法，特別是水下安靜型潛艇微弱目標(biāo)信號(hào)的混沌振子檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
在水聲對(duì)抗領(lǐng)域，隨著安靜型潛艇的出現(xiàn)，水聲對(duì)抗和新型水下武器系統(tǒng)的研制也面臨著新的挑戰(zhàn)。通常情況下，安靜型潛艇的噪聲輻射強(qiáng)度可達(dá)零分貝甚至更低，這時(shí)再加上海洋環(huán)境噪聲的干擾，使得傳統(tǒng)的時(shí)域、頻域信號(hào)檢測(cè)理論對(duì)它很難產(chǎn)生結(jié)果。
文獻(xiàn)"基于參數(shù)非共振激勵(lì)混沌抑制原理的微弱方波信號(hào)檢測(cè)，物理學(xué)報(bào)，2007,Vol.56(9),p5098-5102"公開(kāi)了一種利用自治混沌系統(tǒng)的參數(shù)非共振激勵(lì)混沌抑制原理實(shí)現(xiàn)強(qiáng)噪聲背景下微弱方波信號(hào)的檢測(cè)方法。該方法將頻率遠(yuǎn)大于系統(tǒng)特征頻率的方波信號(hào)作為內(nèi)置激勵(lì)信號(hào)，經(jīng)平均法處理后，得到受控系統(tǒng)與原系統(tǒng)之間的參數(shù)等效關(guān)系，并由此確定使系統(tǒng)由混沌狀態(tài)突變?yōu)橹芷跔顟B(tài)的檢測(cè)參數(shù)臨界值。數(shù)值仿真結(jié)果表明此系統(tǒng)可以達(dá)到極低的信噪比工作下限。相比于利用參數(shù)共振微擾混沌抑制原理實(shí)現(xiàn)微弱信號(hào)檢測(cè)的有關(guān)方法，此方案可根據(jù)嚴(yán)格的理論分析得到更準(zhǔn)確的檢測(cè)參數(shù)估計(jì)值。該文獻(xiàn)只是給出了強(qiáng)噪聲背景下微弱方波信號(hào)的檢測(cè)方法，沒(méi)有給出強(qiáng)噪聲背景下潛艇微弱任意周期信號(hào)的檢測(cè)方法。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)難以檢測(cè)強(qiáng)背景噪聲下潛艇微弱任意周期信號(hào)的不足，本發(fā)明提供一種潛艇微弱目標(biāo)信號(hào)的混沌振子檢測(cè)方法。通過(guò)建立混沌振子檢測(cè)模型，可以實(shí)現(xiàn)潛艇微弱目標(biāo)信號(hào)的檢測(cè)。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案 一種潛艇微弱目標(biāo)信號(hào)的混沌振子檢測(cè)方法，其特點(diǎn)是包括以下步驟
(a) 根據(jù)潛艇輻射噪聲具有周期性的特點(diǎn)，利用Duffmg方程建立混沌振子檢測(cè)模型；
(b) 根據(jù)潛艇輻射噪聲的頻譜分布，在混沌振子檢測(cè)模型中，將檢測(cè)信號(hào)的參考頻率設(shè)
置為20 85Hz;根據(jù)潛艇輻射噪聲的幅值分布，調(diào)整參考信號(hào)的幅值至混沌振子檢測(cè)模型處于混沌臨界狀態(tài)，通過(guò)計(jì)算Lyapunov指數(shù)，確定臨界點(diǎn)；
(c) 將潛艇信號(hào)輸入到混沌振子檢測(cè)模型中，計(jì)算Lyapunov指數(shù)，并逐漸增大潛艇信號(hào)的幅值，重復(fù)計(jì)算Lyapunov指數(shù)，確定混沌臨界點(diǎn)，記錄此時(shí)潛艇信號(hào)的幅值大小，以此臨界點(diǎn)為依據(jù)，檢測(cè)出潛艇目標(biāo)信號(hào)特征線譜的粗略分布位置，此線譜代表潛艇的輻射噪聲的頻譜；(d)在特征線譜粗略位置的基礎(chǔ)上每隔0.1Hz進(jìn)行第二次線譜檢測(cè)，每次記錄相應(yīng)的潛艇信號(hào)幅值，以記錄下的潛艇信號(hào)幅值最小值作為檢測(cè)門(mén)限，以此檢測(cè)門(mén)限為依據(jù)，檢測(cè)出潛艇目標(biāo)信號(hào)特征線譜的精確分布位置，實(shí)現(xiàn)潛艇微弱目標(biāo)信號(hào)的檢測(cè)。本發(fā)明的有益效果是-
(a) 混沌振子檢測(cè)模型的非平衡相變對(duì)弱周期信號(hào)具有敏感性，及對(duì)白噪聲和與參考信號(hào)頻差較大的周期干擾信號(hào)具有很強(qiáng)的免疫力。因此，利用混沌振子檢測(cè)模型解決了復(fù)雜海洋環(huán)境下安靜型潛艇的信號(hào)檢測(cè)，即解決了水下微弱目標(biāo)信號(hào)的檢測(cè)難題。
(b) Lyapunov指數(shù)作為混沌判據(jù)，準(zhǔn)確地確定混沌振子檢測(cè)模型是否處于混沌臨界狀態(tài)，從定量上給出了混沌振子檢測(cè)模型動(dòng)力學(xué)行為相變的依據(jù)。
(c) 基于混沌振子檢測(cè)模型的潛艇輻射噪聲信號(hào)檢測(cè)方法實(shí)現(xiàn)了在時(shí)域上直接對(duì)潛艇輻射噪聲進(jìn)行線譜檢測(cè)，由于采用了混沌振子檢測(cè)模型，檢測(cè)出了信噪比較低的潛艇輻射噪聲，因此，是一種檢測(cè)潛艇輻射噪聲特征線譜的有效方法。
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1:A型潛艇線譜分析的混沌檢測(cè)，其步驟如下
(a)利用Duffing方程建立混沌振子檢測(cè)模型。Duffing方程是一個(gè)含有立方項(xiàng)的二階微分方程，它在外部激勵(lì)下發(fā)生振蕩，產(chǎn)生周期運(yùn)動(dòng)和混沌運(yùn)動(dòng)。其Holmes型Duffing方程是
jc" 0) + Ax (r) - x(O + x3 (0 = F cos(O (1 )
式中，x(,)為系統(tǒng)方程變量，k是阻尼比，F(xiàn)cos(O是周期策動(dòng)力參考信號(hào)，F(xiàn)為周期策動(dòng)力的幅度，-義(0 + (0是非線性恢復(fù)力。當(dāng)外加信號(hào)確定時(shí)，系統(tǒng)的特性主要取決于系統(tǒng)的非線性恢復(fù)力。從微弱信號(hào)的檢測(cè)下限、混沌系統(tǒng)檢測(cè)信噪比、系統(tǒng)混純判據(jù)的證明等多方面綜合考慮，將非線性恢復(fù)力改為+ 即
(0 + foe' (0 - ;c3 (0 + x5 ) = F cos(f) ( 2 )
但基于式(2)的檢測(cè)系統(tǒng)還具有一定的局限性(i)只能檢測(cè)頻率為wdrad"的周期信號(hào)。(ii)只能檢測(cè)與參考信號(hào)cos(r)具有相同波形的信號(hào)。解決方法第一，在式(2)中，令/ =抓，
則
+ --<y2x3 + = ^)2尸cos(釘) (3 )
式(3)與式(2)相比，相速度提高了w倍，但分岔性質(zhì)不變。在式(2)中加入系數(shù)q、c2 、 Cl、 c4 ，則令c, = 、 C2=c3=c4= 2，式(4)和式(2)的系統(tǒng)性質(zhì)就相同了。這樣，式(4)即可檢測(cè)任意頻率的正弦信號(hào)，但還不能檢測(cè)任意波形的周期信號(hào)。第二，利用混沌抑制的方法來(lái)構(gòu)造混沌檢測(cè)模型。在Duffing方程;c5項(xiàng)的系數(shù)中加入一個(gè)弱周期微擾項(xiàng)，方程變?yōu)?br>
xff+Am'—<y2;c3+w2[l+os(<^)]x5 二必2fcos(狄) (5)其中^(紐)為待測(cè)弱周期信號(hào)。當(dāng)"=0，即無(wú)參數(shù)微擾時(shí)，將系統(tǒng)置于混沌臨界狀態(tài)，此時(shí)加上非線性工5項(xiàng)系數(shù)的弱周期微擾，就可以把混沌狀態(tài)抑制掉，進(jìn)入大尺度周期狀態(tài)，從而將任意弱周期信號(hào)檢測(cè)出來(lái)。式(5)的動(dòng)力學(xué)方程為
{《， 3 5 ")
由式(6)建立混沌振子檢測(cè)系統(tǒng)仿真模型；
(b)將參考信號(hào)頻率設(shè)為20 30Hz，調(diào)整參考信號(hào)的幅值至混沌振子檢測(cè)模型處于混沌臨界狀態(tài)，通過(guò)計(jì)算Lyapunov指數(shù)，確定臨界點(diǎn)；Lyapunov指數(shù)的計(jì)算方法如下
Lyapunov指數(shù)用于度量在相空間中初始條件不同的兩條相軌跡隨時(shí)間按指數(shù)率吸引或分離的程度；Lyapunov指數(shù)的定義如下對(duì)于二維映射有
它的Jacobi矩陣是
雙漢
3x
(8)
假設(shè)由初始點(diǎn)A(X，A)出發(fā)逐次映射而得到的點(diǎn)列是A(x,，力)，/72(x2j2)， ... ， A(x ，;0,則前w-l個(gè)點(diǎn)處的Jacobi矩陣是
J0 = J(x。 j。),^ ^J(:^，m),…,^—, - JOv,,;;"-,) (9)
令J — J -1人-2...^。，并設(shè)>/('特征值的模是力和A ，且A "2 ，則Lyapunov指
數(shù)由下式定義A=lim!^， Z2=lim^7F;
(c)將潛艇信號(hào)輸入到混沌振子檢測(cè)模型中，計(jì)算Lyapunov指數(shù)，并逐漸增大潛艇信號(hào)的幅值，重復(fù)計(jì)算Lyapunov指數(shù)，確定混沌臨界點(diǎn)，記錄此時(shí)潛艇信號(hào)的幅值a大小，a值大小分別為/、 /、 /、 20、 4.2、 3.4、 0.3、 0.6、 32、 /、 /，以記錄下的a值較小值0.3、 0.6為
5依據(jù)，可判定特征線譜粗略位置在26 27Hz,其中"/"表示待測(cè)信號(hào)無(wú)法使該頻率下的系統(tǒng)由混沌變?yōu)榇蟪叨戎芷跔顟B(tài)，即該處的頻率成分對(duì)應(yīng)的信號(hào)比較微弱；
(d)從26 27Hz每隔0.1Hz進(jìn)行第二次線譜檢測(cè)，每次記錄下的a值大小分別為0.30、0.23、 0.21、 0.29、 0.39、 0.45、 0.48、 0.51、 0.56、 0.63、 0.60，以記錄下的a值最小值0.21為依據(jù)，可進(jìn)一步判定特征線譜的精確分布位置在26.2Hz。 A型潛艇線譜檢測(cè)所得的數(shù)據(jù)如表1所示。"/"表示待測(cè)信號(hào)無(wú)法使該頻率下的系統(tǒng)由混沌變?yōu)榇蟪叨戎芷跔顟B(tài)，即該處的頻率成分比較微弱。
表1三種潛艇型線譜分布的混沌檢測(cè)
A型潛艇B型潛艇C型潛艇- 第—次第二次第—次第二次第—'次第二次
頻率(Hz)a(10力頻率(Hz)a(10力頻率(Hz)頻率(Hz)a(10.')頻率(Hz)a(10.')頻率(Hz)a(10-')
20/26.00.3065/68.00.2075/81.50.57
21/26.0.23661268,10.2076/81.60,53
22/26.20.21671.368,20.20774081.70.56
232026.30.29680.268,30.18783.081.80.51
244.226.40.39690.2668.40.15794.181,90.47
253.426.50.45704.168.50.22802.582.00.40
260.326.60.48716.368.60.23810.682.10.35
270.626.70.5172n68,70.2482<u82.20.33
283226.80.5673/68.80.24830.782.30.49
29/26.90.6374/68,90.24842.082.40.57
30/27.00'6075/69力0.26S54.882.50.62
"/"表示待測(cè)信號(hào)無(wú)法使該頻率下的系統(tǒng)由混沌變?yōu)榇蟪叨戎芷跔顟B(tài)，即該處的頻率成分比較微弱。
實(shí)施例2:B型潛艇線譜分析的混沌檢測(cè)，其步驟如下(a)利用Duffing方程建立混沌振子檢測(cè)模型。Duffing方程是一個(gè)含有立方項(xiàng)的二階微分方程，它在外部激勵(lì)下發(fā)生振蕩，產(chǎn)生周期運(yùn)動(dòng)和混沌運(yùn)動(dòng)。其Holmes型Duffing方程是
jc" 0) + (0 - x(O + 0) = F cos(/) (1)
式中，x(0為系統(tǒng)方程變量，k是阻尼比，尸cos(O是周期策動(dòng)力參考信號(hào)，F(xiàn)為周期策動(dòng)力的幅度，-x(0 + a)是非線性恢復(fù)力。當(dāng)外加信號(hào)確定時(shí)，系統(tǒng)的特性主要取決于系統(tǒng)的非線性恢復(fù)力。從微弱信號(hào)的檢測(cè)下限、混沌系統(tǒng)檢測(cè)信噪比、系統(tǒng)混飩判據(jù)的證明等多方面綜合考慮，將非線性恢復(fù)力改為- (/) + W，即
;c" (0 + Ax' 0) — x3 0) + x5 0) = F cos(O (2)
但基于式(2)的檢測(cè)系統(tǒng)還具有一定的局限性(i)只能檢測(cè)頻率為c^lrad"的周期信號(hào)。(ii)只能檢測(cè)與參考信號(hào)cos( )具有相同娜的信號(hào)。解決方法第一，在式(2)中，令/ =肌，貝U
+ --< x +w x5 =cy2Fcos(<yr) (3)
式(3)與式(2)相比，相速度提高了必倍，但分岔性質(zhì)不變。在式(2)中加入系數(shù)c2、 c3、 c4，貝(Jx'0) + — c2x3 ( ) + c^5 (,) = c4Fcos("/) ( 4 )
令c, ="、 C2=C3=C4=fi;2，式(4)和式(2)的系統(tǒng)性質(zhì)就相同了。這樣，式(4)即可檢測(cè)
任意頻率的正弦信號(hào)，但還不能檢測(cè)任意波形的周期信號(hào)。第二，利用混沌抑制的方法來(lái)構(gòu) 造混沌檢測(cè)模型。在Duffing方程V項(xiàng)的系數(shù)中加入一個(gè)弱周期微擾項(xiàng)，方程變?yōu)?xff+tepc'-(U2;￡;3+^y2[l+os(a^)]x5 -ft^Fcos^) (5) 其中^(紐)為待測(cè)弱周期信號(hào)。當(dāng)^=0，即無(wú)參數(shù)微擾時(shí)，將系統(tǒng)置于混沌臨界狀態(tài)，此時(shí)加
上非線性xs項(xiàng)系數(shù)的弱周期微擾，就可以把混沌狀態(tài)抑制掉，進(jìn)入大尺度周期狀態(tài)，從而將 任意弱周期信號(hào)檢測(cè)出來(lái)。式(5)的動(dòng)力學(xué)方程為
{/ = "3 5 (6)
=必{—^v+;c — [l + os(戰(zhàn))Jx +Fcos(6*)}
由式(6)建立混沌振子檢測(cè)系統(tǒng)仿真模型；
(b)將參考信號(hào)頻率設(shè)為65 75Hz，調(diào)整參考信號(hào)的幅值至混沌振子檢測(cè)模型處于混 沌臨界狀態(tài)，通過(guò)計(jì)算Lyapunov指數(shù)，確定臨界點(diǎn)； Lyapunov指數(shù)的計(jì)算方法如下
Lyapunov指數(shù)用于度量在相空間中初始條件不同的兩條相軌跡隨時(shí)間按指數(shù)率吸引或分 離的程度；Lyapunov指數(shù)的定義如下對(duì)于二維映射有
|^+1 = ^0 ,>0, (7)
它的Jacobi矩陣是
議漢
(8)
假設(shè)由初始點(diǎn)A)Cc。,;/。)出發(fā)逐次映射而得到的點(diǎn)列是A",力)，/ 2(x2,j/2)， ... ， /7 (x ,^)， 則前《-1個(gè)點(diǎn)處的Jacobi矩陣是
令= / —,/ —2 Jlt/0,并設(shè)JW特征值的模是和力w ，且乂w >力w ，則Lyapunov指 數(shù)由下式定義Z,=lim^， Z2=lim^;
(c)將潛艇信號(hào)輸入到混沌振子檢測(cè)模型中，計(jì)算Lyapunov指數(shù)，并逐漸增大潛艇信 號(hào)的幅值，重復(fù)計(jì)算Lyapunov指數(shù)，確定混沌臨界點(diǎn)，記錄此時(shí)潛艇信號(hào)的幅值a大小，a 值太小分別為/、 12、 1.3、 0.2、 0.26、 4.1、 6.3、 17、 /、 /、 /，以記錄下的a值較小值0.2、 0.26為依據(jù)，可判定特征線譜粗略位置在68 69Hz，其中"/"表示待測(cè)信號(hào)無(wú)法使該頻率下的系統(tǒng) 由混沌變?yōu)榇蟪叨戎芷跔顟B(tài)，即該處的頻率成分對(duì)應(yīng)的信號(hào)比較微弱；
(d)從68~69Hz每隔0.1Hz進(jìn)行第二次線譜檢測(cè)，每次記錄下的a值大小分別為0.20、 0.20、 0.20、 0.18、 0.15、 0.22、 0.23、 0.24、 0.24、 0.24、 0.26，以記錄下的a值最小值0.15 為依據(jù)，可進(jìn)一步判定特征線譜的精確分布位置在68.4Hz。 B潛艇線譜檢測(cè)所得的數(shù)據(jù)如表 1所示。"/"表示待測(cè)信號(hào)無(wú)法使該頻率下的系統(tǒng)由混沌變?yōu)榇蟪叨戎芷跔顟B(tài)，即該處的頻率 成分比較微弱。
實(shí)施例3:C潛艇線譜分析的混沌檢測(cè)，其步驟如下 (a)利用Duffing方程建立混沌振子檢測(cè)模型。 Duffing方程是一個(gè)含有立方項(xiàng)的二階微分方程，它在外部激勵(lì)下發(fā)生振蕩，產(chǎn)生周期運(yùn) 動(dòng)和混沌運(yùn)動(dòng)。其Holmes型Duffing方程是
x" 0) + fcc' ( ) - x(O + x3 0) = _F cos(/) (1)
式中，x(f)為系統(tǒng)方程變量，k是阻尼比，F(xiàn)cos(/)是周期策動(dòng)力參考信號(hào)，F(xiàn)為周期策動(dòng)力
的幅度，-x(0 + (0是非線性恢復(fù)力。當(dāng)外加信號(hào)確定時(shí)，系統(tǒng)的特性主要取決于系統(tǒng)的 非線性恢復(fù)力。從微弱信號(hào)的檢測(cè)下限、混沌系統(tǒng)檢測(cè)信噪比、系統(tǒng)混沌判據(jù)的證明等多方 面綜合考慮，將非線性恢復(fù)力改為- W + x5W，艮P
jc" 0) + fcc' 0) — jc3 0) + jc5 (0 = F cos(O (2 )
但基于式(2)的檢測(cè)系統(tǒng)還具有一定的局限性(i)只能檢測(cè)頻率為6^1md"的周期信號(hào)。 (ii)只能檢測(cè)與參考信號(hào)cos(,)具有相同波形的信號(hào)。解決方法第一，在式(2)中，令^肌，貝U
^^ +to"^"-*^2 +< 2x5 = w2Fcos(釘) (3)
式(3)與式(2)相比，相速度提高了必倍，但分岔性質(zhì)不變。在式(2)中加入系數(shù)cp c2 、 c3 、 c4 ，貝!j
x'(f) + A:c,(X) —C2 (0 + C3x5(0-C4^Fcos(紐) (4) 令c, = 、 c2=C3=c4= 2，式(4)和式(2)的系統(tǒng)性質(zhì)就相同了。這樣，式(4)即可檢測(cè)
任意頻率的正弦信號(hào)，但還不能檢測(cè)任意波形的周期信號(hào)。第二，利用混沌抑制的方法來(lái)構(gòu) 造混沌檢測(cè)模型。在Duffing方程P項(xiàng)的系數(shù)中加入一個(gè)弱周期微擾項(xiàng)，方程變?yōu)?br>
x"+A孤'-<y2x3+ 2[l+os(ft^)l3<:5 =必2^05(紐) (5) 其中w(紐)為待測(cè)弱周期信號(hào)。當(dāng)"=0，即無(wú)參數(shù)微擾時(shí)，將系統(tǒng)置于混沌臨界狀態(tài)，此時(shí)加 上非線性V項(xiàng)系數(shù)的弱周期微擾，就可以把混沌狀態(tài)抑制掉，進(jìn)入大尺度周期狀態(tài)，從而將任意弱周期信號(hào)檢測(cè)出來(lái)。式(5)的動(dòng)力學(xué)方程為
3 5 (6)
由式(6)建立混沌振子檢測(cè)系統(tǒng)仿真模型；
(b)將參考信號(hào)頻率設(shè)為75 85Hz，調(diào)整參考信號(hào)的幅值至混沌振子檢測(cè)模型處于混 沌臨界狀態(tài)，通過(guò)計(jì)算Lyapunov指數(shù)，確定臨界點(diǎn)； Lyapunov指數(shù)的計(jì)算方法如下
Lyapunov指數(shù)用于度量在相空間中初始條件不同的兩條相軌跡隨時(shí)間按指數(shù)率吸引或分 離的程度；Lyapunov指數(shù)的定義如下對(duì)于二維映射有
(7)
它的Jacobi矩陣是
議
(8)
假設(shè)由初始點(diǎn)； Q(;c。，:K。)出發(fā)逐次映射而得到的點(diǎn)列是;7](^,A)， p2(x2,_y2)，...，凡(X,凡)， 則前"-l個(gè)點(diǎn)處的Jacobi矩陣是
J。 =J(AJ。),《A =J(X, A),…乂w 3Vi) (9)
令戶> =r一4并設(shè)JW特征值的模是和J，，且>./"，則Lyapunov指
數(shù)由下式定義丄,lim^， Z2=lim^";
<formula>formula see original document page 9</formula>
(c) 將潛艇信號(hào)輸入到混沌振子檢測(cè)模型中，計(jì)算Lyapunov指數(shù)，并逐漸增大潛艇信 號(hào)的幅值，重復(fù)計(jì)算Lyapunov指數(shù)，確定混沌臨界點(diǎn)，記錄此時(shí)潛艇信號(hào)的幅值a大小，a 值大小分別為/、 /、 40、 3.0、 4.1、 2.5、 0.6、 0.4、 0.7、 2.0、 4.8，以記錄下的a值較小值0.4、 0.6為依據(jù)，可判定特征線譜粗略位置在81.5 82.5Hz，其中"/"表示待測(cè)信號(hào)無(wú)法使該頻率下 的系統(tǒng)由混沌變?yōu)榇蟪叨戎芷跔顟B(tài)，即該處的頻率成分對(duì)應(yīng)的信號(hào)比較微弱；
(d) 從81.5 82.5Hz每隔0.1Hz進(jìn)行第二次線譜檢測(cè)，每次記錄下的a值大小分別為0.57、 0.53、 0.56、 0.51、 0.47、 0.40、 0.35、 0.33、 0.49、 0.57、 0.62，以記錄下的a值最小值0.33 為依據(jù)，可進(jìn)一步判定特征線譜的精確分布位置在82.2Hz。 C型潛艇線譜檢測(cè)所得的數(shù)據(jù)如 表1所示。"/"表示待測(cè)信號(hào)無(wú)法使該頻率下的系統(tǒng)由混沌變?yōu)榇蟪叨戎芷跔顟B(tài)，即該處的頻 率成分比較微弱。
權(quán)利要求
1、一種潛艇微弱目標(biāo)信號(hào)的混沌振子檢測(cè)方法，其特征在于包括以下步驟(a)根據(jù)潛艇輻射噪聲具有周期性的特點(diǎn)，利用Duffing方程建立混沌振子檢測(cè)模型；(b)根據(jù)潛艇輻射噪聲的頻譜分布，在混沌振子檢測(cè)模型中，將檢測(cè)信號(hào)的參考頻率設(shè)置為20～85Hz；根據(jù)潛艇輻射噪聲的幅值分布，調(diào)整參考信號(hào)的幅值至混沌振子檢測(cè)模型處于混沌臨界狀態(tài)，通過(guò)計(jì)算Lyapunov指數(shù)，確定臨界點(diǎn)；(c)將潛艇信號(hào)輸入到混沌振子檢測(cè)模型中，計(jì)算Lyapunov指數(shù)，并逐漸增大潛艇信號(hào)的幅值，重復(fù)計(jì)算Lyapunov指數(shù)，確定混沌臨界點(diǎn)，記錄此時(shí)潛艇信號(hào)的幅值大小，以此臨界點(diǎn)為依據(jù)，檢測(cè)出潛艇目標(biāo)信號(hào)特征線譜的粗略分布位置，此線譜代表潛艇的輻射噪聲的頻譜；(d)在特征線譜粗略位置的基礎(chǔ)上每隔0.1Hz進(jìn)行第二次線譜檢測(cè)，每次記錄相應(yīng)的潛艇信號(hào)幅值，以記錄下的潛艇信號(hào)幅值最小值作為檢測(cè)門(mén)限，以此檢測(cè)門(mén)限為依據(jù)，檢測(cè)出潛艇目標(biāo)信號(hào)特征線譜的精確分布位置，實(shí)現(xiàn)潛艇微弱目標(biāo)信號(hào)的檢測(cè)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種潛艇微弱目標(biāo)信號(hào)的混沌振子檢測(cè)方法，首先利用Duffing方程建立混沌振子檢測(cè)模型；通過(guò)計(jì)算Lyapunov指數(shù)，確定臨界點(diǎn)；以此臨界點(diǎn)為依據(jù)，檢測(cè)出潛艇目標(biāo)信號(hào)特征線譜的粗略分布位置；在特征線譜粗略位置的基礎(chǔ)上每隔0.1Hz進(jìn)行第二次線譜檢測(cè)，每次記錄相應(yīng)的潛艇信號(hào)幅值，以記錄下的潛艇信號(hào)幅值最小值作為檢測(cè)門(mén)限，以此檢測(cè)門(mén)限為依據(jù)，檢測(cè)出潛艇目標(biāo)信號(hào)特征線譜的精確分布位置，實(shí)現(xiàn)潛艇微弱目標(biāo)信號(hào)的檢測(cè)。由于采用了混沌振子檢測(cè)模型，檢測(cè)出了信噪比較低的潛艇輻射噪聲，是一種檢測(cè)潛艇輻射噪聲特征線譜的有效方法。
文檔編號(hào)G01S7/52GK101650428SQ200910023779
公開(kāi)日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2009年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月4日
發(fā)明者李亞安, 李國(guó)輝, 宏 楊 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)