[发明专利]一种基于强耦合Duffing振子的非周期脉冲信号检测方法

说明书

本发明公开了一种基于强耦合Duffing振子的非周期脉冲信号检测方法，包括如下步骤：将待检测信号通过A/D转换器后得到待测数字信号；将待测数字信号输入强耦合Duffing振子系统中，通过定步长四阶龙格库塔法求解振子间的误差信号；求解出的误差信号为待检测信号中的非周期脉冲信号。本发明方法可以适应任意采样频率信号的检测；能够检测大宽度脉冲信号；可以同时检测正负交替的脉冲信号；可检测最大幅度为100左右的大幅度非周期脉冲信号；可检测最小幅度为10^‑13左右的小幅度非周期脉冲信号；比现有的检测方法抗噪声能力强；检测速度比现有检测方法快。

技术领域

本发明涉及一种基于强耦合Duffing振子的非周期脉冲信号检测方法，该方法可以应用于通信、机械、电子、电气、电力、雷达、声纳、图像处理等工程领域中的低信噪比非周期脉冲信号检测中。

背景技术

混沌作为非线性科学中的一个重要分支，广泛应用于现代科学技术中，特别在工程技术中产生了巨大影响。当前，混沌理论在电子、通信、雷达、声纳、机械、电力、图像处理等工程领域发展迅速且已取得了一批重要的应用成果。

微弱信号检测是混沌理论在工程技术领域的成功应用范例之一，其突破了传统信号检测方法的信噪比极限。利用混沌系统进行微弱信号检测，常用Duffing、类Liu、Chen、Lorenz等混沌振子，其检测原理是利用混沌振子在特定时间对微小扰动非常敏感这一特性来进行微弱信号的判别。其中Duffing振子对微弱信号具有敏感性、对噪声与频率差较大的周期干扰信号具有免疫力，故目前Duffing振子被广泛应用于各领域的微弱信号检测。初期基于Duffing振子的微弱信号检测方法普遍采用单Duffing振子，其检测机理是利用特定频率的周期扰动使单Duffing振子产生共振来进行检测。之后又提出基于耦合Duffing振子的检测方法，耦合Duffing振子的周期相态更稳定、抗噪能力更强。

其中具有代表性的是李月等在2006年提出的一种基于双耦合Duffing振子检测方法，其中构造的双耦合Duffing振子系统模型为：

式中，x₁是第一振子的状态变量，x₂是第二振子的状态变量，ξ是阻尼系数，k是耦合强度，f是周期驱动力的幅度，s(t)是离散后的待检测信号。

还有吴勇峰等在2011年提出的利用由三个振子构成的双向环形耦合Duffing振子系统进行检测，系统模型为：

式中，x₁和y₁是第一振子的状态变量，x₂和y₂是第二振子的状态变量，x₃和y₃是第三振子的状态变量，k₁和k₂是耦合强度，f是周期驱动力的幅度，s(t)是离散后的待检测信号。

上述两种非周期脉冲信号检测方法，其使用的耦合Duffing振子形式都属于回复力项的耦合，且目前其它文献提供的用于脉冲信号检测的耦合Duffing振子也只是这两种形式的修改，均属于采用回复力项的耦合类型。这类回复力项耦合的Duffing振子用于非周期脉冲信号检测时存在一些问题，无法检测大幅度、大时宽或正负交替的非周期脉冲信号。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：现有的基于耦合Duffing振子的非周期脉冲信号检测方法，无法正确检测出大幅度、大时宽或正负交替的非周期脉冲信号。

本发明的具体技术方案如下：一种基于强耦合Duffing振子的非周期脉冲信号检测方法，包括如下步骤：

步骤1，将待检测信号通过A/D转换器后得到待测数字信号；