[發明專利]基于雙擴展型Duffing振子的脈沖信號檢測方法

在審

• 申請號: 201711431280.1
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108169578A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 陰法明;羅文茂
• 申請（專利權）人: 南京信息職業技術學院
• 主分類號: G01R29/02
• 分類號: G01R29/02
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 朱戈勝;查俊奎

本發明涉及基于雙擴展型Duffing振子的脈沖信號檢測方法，將待檢測信號輸入到以狀態方程形式描述的第一擴展型Duffing振子中，而以狀態方程形式描述的第二擴展型Duffing振子保持自激振蕩，由于待檢測信號對第一擴展型Duffing振子的擾動，導致第一擴展型Duffing振子與第二擴展型Duffing振子狀態失步，根據第一擴展型Duffing振子的狀態變量與第二擴展型Duffing振子的狀態變量之間的差值即可檢測出脈沖信號。在相同的采樣頻率條件下可以檢測更低信噪比、寬度更窄的單脈沖信號。

技術領域

本發明涉及脈沖信號檢測技術領域，尤其涉及基于雙擴展型Duffing振子的脈沖信號檢測方法。

背景技術

如何在噪聲中提取信號是許多工程技術不可忽略的一個重要環節，傳統的方法有相關法、小波去噪、譜分析、獨立成分分析等，而利用混沌理論檢測信號提出的時間不長。目前混沌信號檢測處于起步階段，在信號檢測類型、信號檢測的方法等方面都有待進一步推進。

適用于微弱信號檢測的混沌方法較少，絕大部分的檢測方法使用了Duffing振子，少數使用了Lorenz振子、類Liu振子等。這類混沌信號檢測方法僅能檢測周期信號，對于非周期脈沖信號如chirp信號則無法檢測。混沌信號檢測的方法現在僅有觀察相變和狀態變量差異兩種方法。

對于非周期脈沖信號檢測問題研究較少，其中一種基于擴展型Duffing振子的檢測方法，利用單一的變尺度Duffing振子的相變對非周期脈沖信號進行了檢測，可以檢測低信噪比的信號，但是只能檢測脈沖的存在性，不能對脈沖的具體參數進行估計。一種利用環形耦合Duffing振子間的同步突發來檢測非周期脈沖信號，是目前可見的比較有效的一種方法，但其檢測信噪比門限高，為了檢測低信噪比信號，需要加大采樣頻率，對硬件要求高。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種基于雙擴展型Duffing振子的脈沖信號檢測方法，以檢測信噪比更低和寬度更窄的非周期脈沖信號。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：基于雙擴展型Duffing振子的脈沖信號檢測方法，其特征在于，步驟1)取兩個相同參數的擴展型Duffing振子，所述第一個擴展型Duffing振子的狀態方程形式為：

所述第二個擴展型Duffing振子的狀態方程形式為：

其中，s(t)+n(t)為外部待檢測信號，x₁、y₁為第一個擴展型Duffing振子的狀態變量；x₂、y₂為第二個擴展型Duffing振子的狀態變量；k為阻尼系數，r為周期性驅動力幅度，ω₀是周期性驅動力的角頻率，s(t)是待檢測脈沖信號，n(t)是噪聲；

步驟2)將待檢測信號(s(t)+n(t))輸入到以狀態方程形式描述的第一擴展型Duffing振子中，而以狀態方程形式描述的第二擴展型Duffing振子保持自激振蕩，由于待檢測信號(s(t)+n(t))對第一擴展型Duffing振子的擾動，導致第一擴展型Duffing振子與第二擴展型Duffing振子狀態失步，根據第一擴展型Duffing振子的狀態變量與第二擴展型Duffing振子的狀態變量之間的差值即可檢測出脈沖信號。

進一步地，根據第一擴展型Duffing振子的狀態變量x₁與第二擴展型Duffing振子的狀態變量x₂之間的差值(x₁-x₂)檢測出脈沖信號。采用狀態變量x₁、x₂作為第一擴展型Duffing振子和第二擴展型Duffing振子的狀態輸出變量，其差值更有效地檢測脈沖信號。