强噪声背景下混沌同步检测微弱周期信号的方法技术

本发明专利技术提出了强噪声背景下混沌同步检测微弱周期信号的方法。该方法包含以下步骤：构建自适应混沌同步信号检测系统；将基准信号引入混沌同步系统的驱动端和响应端；调整系统相关参数，使驱动端和响应端运行在混沌态；将待测信号引入混沌同步系统的驱动端，调整信号引入响应端，确定同步系统的运行状态；根据驱动端和响应端的同步误差进行参数修正，确定待测微弱周期信号的幅值。本发明专利技术降低了噪声等因素对信号检测的影响，能快速准确的判定状态，逼近淹没在噪声中的周期信号，有效提高了检测精度和效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及信号检测
，具体涉及一种通过混沌理论和同步控制理论进行 微弱周期信号检测的方法。
技术介绍
混沌方法检测微弱信号基于混沌系统，利用其对初值的极度敏感性、零均值噪声 的免疫性和非线性的放大特性进行信号处理。它可被视为一个具有极强去噪能力和无穷放 大倍数的信号放大器，能够达到更低信噪比的检测下限且成本更低。混沌检测微弱信号方 法研宄的实质是分析和利用系统的混沌状态特性以及控制与检测系统的运行状态。混沌系 统在信号处理上的这些特性能很好的解决各种微弱信号难以测量的问题。 由于混沌检测技术具有特殊的、固有的优越性，这使得它在微弱信号的测量中具 有其它检测方法所不能比拟的优势，因此基于混沌理论的微弱信号检测技术是信号检测的 一个重要研宄方向。但是现有混沌检测技术对信号的检测依赖于混沌状态的发生，现有的 检测技术对运行状态的判定存在误判的可能，且通常需要大量的时间和计算，难以满足实 际应用的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，本发 明对系统状态的判定无需计算复杂参数如Lyapunov指数、Kolmogorov j：商等参数，或选取 Poincare截面，或通过人眼观察相空间轨迹。本专利技术以同步状态作为客观的判断标准，从而 可以方便的判定系统的相轨迹运行状态，通过对同步偏差的分析，进行自适应控制和参数 辨识，实现微弱周期信号的测量，大大提高检测的准确性和效率。 本专利技术的目的通过如下技术方案实现。 ，其包含以下步骤： 步骤1、构建混沌同步检测系统，采用自适应算法使得驱动端和响应端实现混沌同 步； 步骤2、混沌同步检测系统中的驱动端和响应端接入基准信号； 步骤3、调整混沌同步检测系统两端的相关参数和基准信号幅值使得两端电路均 运行在混沌态； 步骤4、在驱动端引入待测信号，响应端引入调整信号，检测系统两端的同步误 差； 步骤5、根据同步误差对响应端输入信号进行调整，直至系统能保持同步状态，实 现微弱周期信号的检测。 步骤1中，采用自适应混沌同步中控制器的设定，具体是通过两个混沌系统状 态方程相减求得状态变量的误差系统，并构造Lyapunov函数，由此得到使误差系统满足 Lyapunov稳定性定理的控制器设定。 步骤5中，响应端输入信号的调整方式是采用梯度矫正参数在线修正的方法，参 数的控制律由驱动端和控制端的同步误差和基准信号构成。 步骤3所述混沌同步检测系统两端的相关参数，由混沌系统的动力学方程得到分 岔图，再选择参数使系统运行在混沌态，参数包括电路中的电容、电阻和电感值。 与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：本专利技术采用的技术方案是一 种基于混沌同步的微弱信号检测方法，通过构建混沌同步检测系统，应用自适应控制技术 使得驱动端和响应端实现混沌同步，两端电路均运行在混沌态，随后驱动端引入待测信号， 响应端引入调整信号，检测系统两端的同步误差，以此对响应端输入信号进行调整，直至系 统能保持同步状态，实现微弱周期信号的检测。本专利技术提供了客观、准确的判断标准，避免 了传统混沌检测方法对相空间轨迹的复杂求解，实现了自动化检测，通过自适应控制和参 数辨识在线完成对基准信号的调整，实现微弱周期信号的测量，有效提高了检测精度和效 率。【附图说明】 图1是本专利技术的工作流程图； 图2是Chua电路结构图； 图3是混沌同步检测系统结构框图； 图4a、图4b是接入信号时混沌同步驱动和响应端的相空间图； 图5a、表示驱动端变量和响应端变量在一开始输入待测信号后不同步的状态图； 图5b表示通过自适应算法和随机梯度校正法调整信号参数（本例中为信号幅值） 后驱动端变量和响应端变量实现同步的状态图； 图6是混沌同步系统接入的待测信号时域图； 图7a、图7b分别是驱动端和响应端状态变量y和z的差值图。 图8是响应端可调信号逼近待测信号中正弦信号的时域波形图。【具体实施方式】 下面将结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术的实施和保护不 限于此，以下若有未特别详细说明之处，均是本领域技术人员可参照现有技术实现的。 作为一种实例，以下是结合强噪声背景下混沌同步检测微弱周期信号方法，采用 Chua电路构建混沌同步检测系统的具体实施作进一步详细说明，但本专利技术的实施和保护范 围不限于此。 参照图1所示，一种基于混沌同步的微弱信号检测方法以Chua电路为例，包括以 下步骤： S10、根据Chua电路构建的混沌同步系统，本专利技术中，构建混沌同步系统的方法 是：以Chua电路为基础构建，Chua电路结构图如图2所示，可得到Chua电路的状态方程：【主权项】1. ，其特征在于包含以下步骤： 步骤1、构建混沌同步检测系统，采用自适应算法使得驱动端和响应端实现混沌同步； 步骤2、混沌同步检测系统中的驱动端和响应端接入基准信号； 步骤3、调整混沌同步检测系统两端的相关参数和基准信号幅值使得两端电路均运行 在混沌态； 步骤4、在驱动端引入待测信号，响应端引入调整信号，检测系统两端的同步误差； 步骤5、根据同步误差对响应端输入信号进行调整，直至系统能保持同步状态，实现微 弱周期信号的检测。2. 根据权利要求1所述的基于混沌同步的微弱周期信号检测方法，其特征在于步骤1 中，采用自适应混沌同步中控制器的设定，具体是通过两个混沌系统状态方程相减求得状 态变量的误差系统，并构造Lyapunov函数，由此得到使误差系统满足Lyapunov稳定性定理 的控制器设定。3. 根据权利要求1所述的基于混沌同步的微弱周期信号检测方法，其特征在于步骤5 中，响应端输入信号的调整方式是采用梯度矫正参数在线修正的方法，参数的控制律由驱 动端和控制端的同步误差和基准信号构成。4. 根据权利要求1所述的基于混沌同步的微弱周期信号检测方法，其特征在于步骤3 所述混沌同步检测系统两端的相关参数，由混沌系统的动力学方程得到分岔图，再选择参 数使系统运行在混纯态，参数包括电路中的电容、电阻和电感值。【专利摘要】本专利技术提出了。该方法包含以下步骤：构建自适应混沌同步信号检测系统；将基准信号引入混沌同步系统的驱动端和响应端；调整系统相关参数，使驱动端和响应端运行在混沌态；将待测信号引入混沌同步系统的驱动端，调整信号引入响应端，确定同步系统的运行状态；根据驱动端和响应端的同步误差进行参数修正，确定待测微弱周期信号的幅值。本专利技术降低了噪声等因素对信号检测的影响，能快速准确的判定状态，逼近淹没在噪声中的周期信号，有效提高了检测精度和效率。【IPC分类】H04L1-20【公开号】CN104734824【申请号】CN201510152332【专利技术人】张波, 李国正, 谢帆, 丘东元 【申请人】华南理工大学【公开日】2015年6月24日【申请日】2015年3月31日本文档来自技高网...

【技术保护点】
强噪声背景下混沌同步检测微弱周期信号的方法，其特征在于包含以下步骤：步骤1、构建混沌同步检测系统，采用自适应算法使得驱动端和响应端实现混沌同步；步骤2、混沌同步检测系统中的驱动端和响应端接入基准信号；步骤3、调整混沌同步检测系统两端的相关参数和基准信号幅值使得两端电路均运行在混沌态；步骤4、在驱动端引入待测信号，响应端引入调整信号，检测系统两端的同步误差；步骤5、根据同步误差对响应端输入信号进行调整，直至系统能保持同步状态，实现微弱周期信号的检测。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张波，李国正，谢帆，丘东元，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44