基于互相关检测和混沌理论的弱信号检测方法研究.pdf

第22卷第1期仪器仪表学报2001年2月

基于互相关检测和混沌理论的弱信号检测方法研究X

1聂春燕2石要武
1(长春大学电子工程学院长春130012)2(吉林大学信息工程学院长春130025)

摘要本文简述了互相关检测的原理及混沌理论,在此基础上,提出了将互相关检测与混沌理论相结合检测微弱正弦周期信号的
新方法。给出了原理框图、仿真模型及仿真实验结果。研究结果表明,此方法是目前信噪比门限较低的时域信号处理方法,因而具有
广泛的应用前景。
关键词互相关检测混沌理论信噪比

TheReaserchofWeakSignalDetectionbasedonCross-orrelationandChaosTheo2
ry

1NieChunyan2ShiYaowu
1(ChangchunUniv.,Changchun130012,China)
2(InformationEngineeringInstitute,JilinUniv.,Changchun130025)

AbstractInthispaper,theprincipleofcross2correlationdetectionandchaostheoryareintroduced.Onthis
basis,anewmethodofweaksignaldetectionbasedoncombiningcross2correlationfunctionwithchaostheory.
Atthesametime,simulationmodel,framediagramandsimulationresultsaregiven.Theexperimentresults
showthisisatime2domainsignalprocessingmethodwhichhasalowersignaltonoiseratiolimit.Therefore,it
willhasverygoodfutureinapplications.
KeywordsCross2correlationdetectionChaostheorySignaltonoiseratio(SNR)
望的),对噪声的抑制能力差等缺点。因此,在Boxcar
1引言积分器之后,对有关更先进的时域信号检测仪器的研
究尚属空白。因此,迫切需要一种新的方法弥补以上不
从噪声中提取微弱的正弦周期信号是信号检测中足。在本论文中提出一种创新的方法,将互相关检测方
的综合技术和尖端领域,完成正弦信号(包括具有窄带法与混沌理论相结合,共同进行弱信号检测。此方法将
特点的调幅信号)幅度及相位检测的相关检测装置,在目前国内外研究热点—混沌理论引入弱信号检测理论
科学研究的各个领域(如物理、化学、生物医学、地震、中,解决了互相关检测对噪声抑制不彻底的缺陷,将弱
海洋等)有很广泛的用途[1]。自从60年代Boxcar积分信号检测理论向前推进了一步。大量仿真实验验证,此
器问世以来,时域信号处理方法一直停滞不前,时域信方法信噪比工作门限低,对噪声抑制能力强,是降低信
号处理方法所具有的理论简单、物理意义明显、检测前号检测下限的有效方法。因此,此方法既具有一定的理
不需要对噪声的分布作假设及硬件易实现等优点(与论价值,又具有一定的实际应用价值,尤其是此方法利
频域信号方法相比较)没有被充分发挥出来。目前,在用了混沌系统硬件易实现的优点,大幅度降低了检测
时域信号处理方法中,都存在着检测门限较高(是不希仪器成本。

X本文于1999年9月收到。
国家自然科学基金资助项目No:69872012。
第1期基于互相关检测和混沌理论的弱信号检测方法研究33

周期信号带来一定困难。那么,如何解决这一困难呢?
2互相关检测方法的基本原理本文,引入混沌理论解决这个问题。

互相关检测方法实质就是对待检信号(混有噪声)
和参考信号(纯周期信号)作互相关函数的运算,达到
去除一定噪声的检测方法。
设待检信号为:

f1(t)=s1(t)+n(t)(1)
参考信号为:

f2(t)=s2(t)(2)
则互相关函数如下:
T
1图2互相关函数R12(S)
R12(S)=limf1(t)f2(t-S)dt
T`∞∫
2T-T
T
1
=lim[s1(t)s2(t-S)dt3基于混沌理论检测弱信号的方法
T`∞∫
2T-T
T
1
+∫n(t)s2(t-S)dt]311基于混沌相平面变化检测弱信号基本原理
2T-T
混沌是目前国内外的一个活跃研究领域,本文对
=Rs1s2(S)+Rns2(S)(3)
其丰富的内部结构不作探讨,只是选一个具有混沌形
式中Rss(S)——s1(t)与s2(t)的互相关函数
12态的著名的(杜芬)方程作为本论文中要用的
——与的互相关函数D