基于Chua电路混沌同步在弱信号检测中的应用研究

于我们无法 事先知道 ，所以我们只能通过肉眼观察 ，依靠非常
长 的仿 真 时 间 ，最 终 证 明 了输 出是 稳 定 状态 ，那 么 这 种 判 别 方
Ｘ
法 的工作效率是很低 的。针对以上存在的两个 问题，在本文中，
构 造 出一 种 利用 混 沌 同步检 测 弱 信 号 的 系统 ， 只 需判 断 混 沌 系 统 是 否 同 步 ，便 可 得 知 是 否存 在 被 测 量 信号 。利 用 此 系 统 解 决 了混 沌 检 测 弱信 号 中存 在 的两 个 问题 。
力 ，所 以相轨 迹 由原 来 混 沌状 态 ，如 图 １ 示 （ 坐 标 ｘ与 纵 所 横 坐 标 ｙ是 由方程 中 的数字量 决 定 ，无 单位 ）变 成稳 定 周期运 动状 态 ， 如 图 ２所 示 。
偏差直接影响混沌系统的同步 ，我们根据这一特性 ，将被测信 号作为混沌 同步控 制信 号的一部分，当有被检测信号输入时 ，
Ｏ ５×Ｏ ２ ． ． ｕ我们可以看 出， 混沌同步系统 由于待测信号ｓｔ （对混沌同步 ） 控制信号 的干扰，使混沌 同步系统处于非 同步状态，从而得知
这 时 有 待 测 信 号输 入 。混 沌 同步 控 制信 号有 １ Ｂｔ 干扰 时 ， ０ｄ ５ ］ 的
而 目前 在 微 弱信 号 检 测领 域 里 ，用 时域 方 法 处理 信 号 的最 低 信 噪 比工 作 门限 只 有 一０ Ｂ，因 此 用 混沌 振 子 检 测 微 弱 信 号 １ｄ 的 方法 ，显 然 对 微 弱信 号 的检 测 理 论填 补 了空 白 。
混沌 同步系统失去 同步状态，因此，待测信号的幅值与放大器
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厂 角
统 有外 加 电压信 号 ｓ【 ，响应 系统 的驱 动信 号为 ｘｔ ｓ） 有 （时 ） （＋（ ，只 ） ｔ 当 ｓ ）＜ （ 时 ，驱动 系 统和 响应 系统 仍 能很 好 的保 持 同步 。 （ ＜ ｘｔ ｔ ） ３３ 混 沌 系 统 同 步在 弱 信 号检 测 中 的应 用 － 混 沌 同步 在 弱 信 号 检 测 中应 用 的 工 作 原 理是 ：利 用 混 沌 同 步 系 统存 在 一 个 混 沌 同 步控 制 信 号 ， 混 沌 同步控 制 信 号 的微 小
一
法既具有 时域方法的简单、直观，硬件容易实现等优点，又弥
补 了 常规 方法 检 测 门限 高 的缺 点 ，将 此 方 法应 用 到实 际 工程 中
引起 混沌 同步 控 制 信 号 的 改变 从 而 导 致 混沌 同步 系 统 失去 同步
状态，通过直观检测混沌 同步系统的同步状态便可得 出是否有
图 １混沌 临界状 态 图 ２稳 定周期 态
．
被检 测信 号的存在 。
３４ 仿 真 实 验 结 果 ．
然后 调 节 混 沌系 统 中 的策 动力
值 ， 当调 到 相 轨迹 又 出现
混沌状态 时，则此 时／ 。那 么， －ｏ Ａ，则测 出待检信号 ｆ＝ 幅值 。同时经过仿真实验，测得的最低信噪 比工作 门限 Ｒ～为
为 了进行仿真 实验，利用 Ｅ ＷＢ软件建立仿真 实验 模型，
仿 真 实验 如 下 ：
设 待 测信 号 为 ｓｔ Ａ ｏ （Ｉｔ，Ａ 是未 知 的 ，角 频 率 （可 （） ｃ ｓ （ ） ＝ ） Ｉ ）
的放 大 倍 数和 同步 控 制 信 号 的干 扰 存 在 一 定 的 函数 关 系 ， 由此 可 求 出待 测 信 号 的 幅值 。
在仿真 实验 中， 我们发现存在两个 问题 ：第一 ，若 系统输
出 为混 沌状 态 ，但如 果仿 真 时 间 不够 长 的话 ，就 容 易 出现 误 判 ， 即把 仿 真 开 始 时 出现 的似 乎 是周 期 运 动 状态 误 判 成 绝 对 周 期 状 态 。实 际 上 随着 仿 真 时 间 延 长后 才 出现 混沌 状 态 。 因此 ，此 时 若把 原 本 是 混沌 状 态 判 成 稳 定周 期 状态 ， 则 检测 结果 是绝 对 错 误 的 。第 二 ，如 果 系 统 输 出本 来 就 是 稳 定周 期 运 动 ，但 是 ， 由
图 ４ 混 沌同步相 平面 图
图 ５ 混沌非 同步相 平面图
４ 结束语
本 文 分析 了基 于混 沌 检测 弱信 号 的 原理 ， 针对 目前 利用 混沌 检 测 弱信 号 中存 在 的两 个 关键 问题 ；构 造 出一种 利用 混 沌 同步 检 测 弱信 号 的系 统 ，利 用 此系 统 解 决 了混 沌检 测 弱 信 号 中存 在
风、 ｌ１ ： ０ｇ
…
以根据滤波器确定出来 ，当无待测信号时，系统 的同步相 图显
尸 力 在
示 如 图 ４所 示 ， 从 图 中 我 们 可 以 看 出 ， 混 沌 同步 系 统 处 于 同 步 状 态 ，从 而 得 知 这 时 没有 待 测 信 号 输 入 。 当 ｓ ）Ａ ｏ（Ｉｔ ，系 统 的 同步 相 图 显示 如 图 ５所 示 ，从 （＝ ｃ ｓ（ ） ｔ ） 时
３ 基于 Ｃ ｕ 电路 混沌系统同步在信号检测中的应用研究 ｈａ
３１ 混 沌 同步 特 性 ｌ ． 所 谓 混 沌 同步 特 性 ，是 指在 一 定 条 件 下 ，通 过 适 当连 接
的问题，实验证 明了此方案的可行性 ，为混沌同步在弱信号检 测 的实际应用奠定了基础 。 总之 ，不论是 基于混沌检 测弱信 号，还 是利用混沌系统
同步 相 结合 检 测 方 法 都 是信 号检 测 领 域 中 的一 种 新 方 法 ， 此 方
或耦合两个或两个以上混沌系统，采用发送系统 的混沌控制信 号来驱动接收系统 ， 能够使这些系统产生完全相 同的混沌行为，
达 到 同步状 态 。 ３ 基于 Ｃ ｕ ， ２ ｈ ａ电路 混沌 系统 同步