基于Colpitts混沌系统的新型测距算法研究

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三维多涡卷Colpitts混沌系统及其数字硬件实现

摘要：基于混沌吸引子形成的机理，利用单位锯齿波函数改造混沌Ｃｏｐｔｌｉｓ振荡器模型，提出了一个新三维多涡ｔ
卷混沌系统，生成了（Ｋ）卷混沌吸引子。单位锯齿波函数的引入，增加了系统的指数２平衡点，从而形成多涡卷２＋１涡
１
引言
多涡卷混沌吸引子的生成模型和相应的电路实现是目前混沌研究领域的热点［１。从多涡卷混沌１２－１
吸引子的生成模型研究角度来分析，主要是基于具有不同动力学特性的低维混沌系统，如归一化Ｃｕｈａ电路方程［ …、Ｊｒ６，，ｅｋ方程［４２类Ｌｒｎ２，】￣１和ｏｅｚ系统族方程［等，以它们的系统方程为框架，通过引入分７Ｉ
吸引子。采用常规的动力学分析方法，研究了该多涡卷混沌系统的动力学特性，研究结果表明所提出的系统的Ｈｐｏｆ
分岔点仅与控制参数有关，而涡卷数量随着锯齿波函数的零点数量的增加而增加。此外，基于微控制器（Ｕ）设计ＭＣ
了一个实现该多涡卷混沌系统的数字硬件电路，实验结果验证了数值仿真结果的正确性。
关键词。多涡卷混沌系统；锯齿波函数：Ｃｌｉｓ荡器；微控制器（Ｕ）ｏｐｔ振ｔＭＣ中图分类号ｔＴ１Ｎ９８文献标识码：Ａ

一种利用混沌同步的测控系统测距方法

doi:10.3969/j.issn.1001-893x.2015.07.001引用格式:余金峰,杨文革,李飞.一种利用混沌同步的测控系统测距方法[J].电讯技术,2015,55(7):713-717.[YU Jinfeng,YANG Wenge,LI Fei.A Ran⁃ging Method Based on Synchronization of Continuous Chaos Signals in TT&C Systems[J].Telecommunication Engineering,2015,55(7):713-717.]一种利用混沌同步的测控系统测距方法*余金峰1,2,**,杨文革2,李　飞1(1.洛阳电子装备试验中心,河南洛阳471003;2.解放军装备学院光电装备系,北京101416)摘　要:当前测控系统普遍采用的伪码测距体制中存在距离模糊问题和同步捕获问题,并且两者的性能要求是矛盾的㊂利用混沌信号的非周期㊁自同步和良好自相关特性,提出了将连续混沌信号作为测距信号应用于航天测控系统的方法,分析了该体制的工程应用可行性,并进行了仿真试验,给出了改进相关性能的方法㊂混沌测距方法相对于伪码测距的优势在于,混沌的同步特性能够自动实现测距信号的同步,省略了测距信号的捕获过程;混沌的非周期性消除了距离模糊㊂连续混沌信号在测控系统中的应用是可行且有优势的㊂关键词:测控系统;测距;连续混沌信号;同步;洛伦兹系统中图分类号:V556 文献标志码:A 文章编号:1001-893X(2015)07-0713-05A Ranging Method Based on Synchronization ofContinuous Chaos Signals in TT&C SystemsYU Jinfeng1,2,YANG Wenge1,LI Fei1(1.Luoyang Electronical Equipment Test Center,Luoyang471003,China;2.Department of Optical and Electrical Equipment,The Academy of Equipment,Beijing101416,China)Abstract:The shortcomings of the pseudo code telemetry,tracking and command(TT&C)is discussed. There are range ambiguity and synchronization acquisition problems in pseudo code TT&C.The idea of ap⁃plying continuous chaos signal to aerospace TT&C is proposed,moreover,the theoretical scheme is estab⁃lished and the merits of the proposed method are pointed out.Driven by the transmitted signal,the receiv⁃ing terminal is automatically synchronized with the transmitting terminal with omitting the phase searching and acquiring progress in the pseudo-random code ranging.The aperiodicity of chaos signal solves the am⁃biguity problem in the pseudo-random code ranging.The analysis results show that the application of con⁃tinuous chaos signal in TT&C systems is feasible and advantageous.Key words:TT&C system;ranging;continuous chaos signal;synchronization;Lorenz′s system1　引　言混沌现象是在非线性动态系统中出现的确定性的㊁类似随机的过程,这种过程既非周期,又不收敛,并且对初始值有极其敏感的依赖性[1]㊂混沌信号的这些特性引起了人们极大的兴趣,在世界范围内掀起了研究热潮[2]㊂由于混沌信号具有非周期㊁连续宽频带㊁似噪声的特点,所以特别适用于保密通信㊁扩频通信等领域㊂在混沌应用研究中,混沌保密通信研究得最多㊁竞争也最为激烈,它已经成为保密通信的一个新的发展方向[3]㊂混沌在保密通信中的常用方法有混沌掩盖[4-6]㊁混沌键控[7]㊁混沌参数调制[8]㊂㊃317㊃第55卷第7期2015年7月电讯技术Telecommunication Engineering Vol.55,No.7 July,2015***收稿日期:2015-03-12;修回日期:2015-06-02 Received date:2015-03-12;Revised date:2015-06-02通讯作者:yujinfeng2008@ Corresponding author:yujinfeng2008@混沌信号是由确定性系统产生的类噪声信号,具有易于产生和控制等特点,在雷达领域同样引起了广泛关注㊂混沌理论在雷达波形设计㊁信号检测与估计㊁目标识别及杂波分析与建模等领域内得到广泛研究,并取得了一些突破性成果[9]㊂测控系统是数据传输系统与距离测量系统的综合体,是两种功能的综合应用,它融合了两个领域的理论和技术㊂因此,混沌信号在航天测控领域具有很大的应用潜力㊂本文给出了一种在连续混沌信号同步基础上的测控系统测距方法㊂首先分析了测控系统距离测量的原理,指出了侧音测距和伪码测距方法存在的技术问题㊂在此基础上,以洛伦兹系统为对象,给出了利用混沌同步实现距离测量的方法㊂该方法相对于伪码测距的优势在于它消除了距离模糊,并自动实现测距信号的同步,省略了捕获过程㊂2　测控系统现有测距信号及其不足无线电测距的原理简单明了,测距系统的发射机发射一个设计适当的测距信号,合作目标对该信号进行接收并转发,接收机接收并恢复经过时间延迟了的测距信号回波,并从中提取发射与接收信号之间的相对时延,从而确定目标与测距系统之间的距离㊂收发信号之间时间延迟的提取需要借助于相关函数的计算[10]㊂为简单起见,假设合作目标没有运动,不存在由运动而产生的多普勒效应㊂设发射信号为s(t),发射信号经传播延迟τ后,接收端收到的信号为s(t-τ)㊂为估计τ值,计算两者的相关函数R(Δτ)=R(^τ-τ)=∫T00s(t-τ)s(t-^τ)d t㊂(1)式中,R(Δτ)为测距信号的相关函数,^τ是接收端对τ的估计值,T0是积分时间㊂当对信号时延估计正确时,相关函数有最大值;当时延估计有偏差时,相关函数应当快速下降,以便能够高精度地估计出时延值㊂航天测控系统中,采用的测距信号一般有两种,一种是侧音测距信号,另一种是伪随机码测距信号㊂侧音测距时,测距精度与无模糊距离之间存在着矛盾,就是侧音频率越高,测距误差就越小;而侧音频率越低,无模糊距离越大㊂伪码测距是主要的测距方式㊂伪随机码测距时,存在距离模糊和同步捕获问题㊂伪随机码的周期性会使得接收端不能判别真实距离,造成距离模糊㊂伪码的捕获是对本地码状态进行调整,缩小与接收码的误差,捕获难度与伪码周期有关㊂伪随机码周期越长,无模糊距离越大,捕获难度越大㊂伪码越短,捕获难度越小,无模糊距离越小㊂无模糊距离要求伪码越长越好,而捕获性能要求伪码越短越好㊂所以,在伪码测距中,存在距离模糊问题和同步捕获问题,并且两者的性能要求是矛盾的㊂3　基于混沌同步的距离测量方法基于混沌同步的距离测量,以收发两端驱动系统和响应系统同步之后的同一状态变量或信号作为测距信号,具有其独有的特性㊂混沌信号的非周期性,也就是信号周期无限大,能够实现距离测量中的无模糊距离㊂混沌信号的自同步性,又能使信号的捕获跟踪操作简化,在驱动信号的作用下自动实现收发系统的同步㊂下面以洛伦兹系统为例,计算混沌信号的时域波形㊁混沌吸引子和自相关函数的图形,讨论利用混沌信号进行测距的方法[11]㊂洛伦兹系统的微分方程为̇x1=σ(x2-x1)̇x2=rx1-x2+x1x3̇x3=x1x2-bxìîíïïïï3㊂(2)式中,x=(x1,x2,x3)是状态变量,σ㊁r㊁b是系统参数㊂为了与电路系统的信号幅值范围相适应,柯莫和奥本海姆将信号幅度进行了变换[12],并用电子线路实现了洛伦兹系统㊂实际电路的方程与上述方程相比,除了信号幅度的变化范围不同之外,还有一个时间尺度的变换[13]㊂令u=x1/10,x2=y/10,x3=z/10,并取时间尺度变换因子η=1/2505,经过幅度尺度变换和时间尺度变换的微分方程为η̇u=σ(v-u)η̇v=ru-v+20uwη̇w=5uv-ìîíïïïbw㊂(3)方程中参数的取值要保证系统处于混沌状态,取σ=16㊁r=45.6㊁b=4满足要求㊂以上述系统作为驱动系统,响应系统采用级联式全维响应系统,采用驱动-响应同步法实现两个系统的同步㊂响应系统为η̇u r=σ(v r-u r)η̇v r=ru-v r+20uw rη̇w r=5uv r-bwìîíïïïïr㊂(4)㊃417㊃电讯技术 2015年将驱动系统的状态变量用d =(u ,v ,w )表示,响应系统的状态变量用r =(u r ,v r ,w r )表示,两个系统状态变量的差值用e =(e 1,e 2,e 3)=(u -u r ,v -v r ,w -w r ),由驱动系统和响应系统方程可得误差系统为η̇e 1=σ(e 2-e 1)η̇e 2=-e 2-20u (t )e 3η̇e3=5u (t )e 2-be ìîíïïïï3㊂(5)考察如下形式的李雅普诺夫函数:E =η2(1σe 21+e 22+4e 23),(6)其随时间的变化率为̇E =1σe 1η̇e 1+e 2η̇e 2+4e 3η̇e 3=-(e 1-12e 2)2-34e 22-4be 23㊂(7)由于E 是正定的,̇E是负定的,由李雅普诺夫定理可得误差系统是渐近稳定的,lim t →¥e =0㊂4摇仿真试验结果与分析构建仿真系统,由仿真数据可以绘制混沌系统的奇怪吸引子㊂图1和图2分别是驱动系统的混沌吸引子在uv 平面和在uw 平面的投影㊂图1　驱动系统混沌吸引子在uv 平面的投影Fig.1Projection of driving system chaotic attractor in uvplane图2　驱动系统混沌吸引子在uw 平面的投影Fig.2Projection of driving system chaotic attractor in uw plane在驱动信号的作用下,响应系统也同步地绘制出同样的吸引子㊂驱动信号u 和响应系统同一分量u r 的差值变化如图3所示㊂图3　系统变量的同步误差(u -u r )曲线Fig.3Synchronization error of system variable(u -u r )驱动信号的时域信号波形见图4㊂图4　驱动信号u 的时域图Fig.4Waveform of driving signal u用混沌信号进行距离测量,就是在发送端截取一段驱动信号,检测它在接收端出现时的时间延迟,也就是计算截取信号与接收端信号的互相关函数㊂由于响应系统与接收系统能够很快地同步,所以,也等效于计算信号的自相关函数㊂截取驱动信号中20~30ms 之间的信号(见图5),计算它与整个驱动信号的相关函数(见图6和图7)㊂图5　驱动信号中截取出的一段信号Fig.5Intercepted signal from driving signal㊃517㊃第55卷余金峰,杨文革,李飞:一种利用混沌同步的测控系统测距方法第7期图6　截取信号与接收端信号的互相关函数Fig.6　Cross-correlation function of interceptedsignal and the receivingsignal图7　截取信号与接收端信号互相关函数的局部放大Fig.7Partial enlarged view of cross-correlation function由图6和图7的相关图可以看出,相关函数存在明显的主瓣,主瓣高度比最大旁瓣要高出12dB 以上,主瓣具有一定的宽度㊂要改善相关函数主瓣的形状,可以提高混沌系统的基本振荡频率,也可以用混沌调频信号㊂混沌信号是非周期信号,当时间偏移不为0时,截取信号与接收信号总有误差,用混沌调频信号进行相关操作,相当于将信号幅度的差别扩大为信号频率的不同,相关函数会具有更好的形状,更接近δ函数㊂5　关于混沌测距的讨论5.1　混沌测距的优势在伪码测距中,存在距离模糊问题和同步捕获问题,并且两者的性能要求是矛盾的㊂这两个问题在基于混沌同步的距离测量中得到了解决㊂基于混沌同步的距离测量,以收发两端驱动系统和响应系统同步之后的同一状态变量或信号作为测距信号,表现出独有的特性㊂混沌信号的非周期性以及良好的自相关特性,使得参加相关积分的收端信号不会重复出现,消除了距离模糊问题㊂对于同步问题,混沌信号不是像伪码那样从时间上进行状态调整,而是使幅度差异逐渐得到衰减,使信号的捕获跟踪操作简化,在驱动信号的作用下自动实现收发系统的同步,省去了测距码相位的搜索捕获步骤㊂伪随机码捕获是受检测概率和虚警概率影响的随机过程,而混沌信号的同步过程是将差值直接进行衰减的确定性过程㊂5.2　距离测量与数据传输的结合只考虑基于混沌同步的测距不考虑数据传输问题时,收发两端之间的耦合信号是未经数据调制的,收端的混沌信号可以实现与发端信号的稳定同步㊂也就是说,当收发两端经过短暂的不同步过程后,就会一直在驱动信号的作用下保持同步状态㊂进行距离测量时,在发端可以任意截取一段信号,与收端的同步信号进行相关,当截取的这一段信号在收端出现时,相关运算得到最大值,就得到了这一段信号到达收端的时延㊂当两端的耦合信号上同时还承载有数据信号时,发端的混沌信号一般是要根据数据信号的跳变而变化,这会使得收端的响应系统不断地改变自己的动态轨迹,不断地从与发端信号的不同步转变到同步㊂所以,这种情况下,响应系统总是经历着短暂的不同步到同步的过程㊂利用这样的信号进行测距时,这部分的不同步区间会影响相关操作的积分结果,而数据调制对相关积分的影响更大㊂当参与相关操作的收端信号在积分区间内存在数据跳变时,就存在部分相同㊁部分相反的情况,积分结果会有抵消㊂所以,要在距离测量的同时完成数据传输,对同步方法还是要有所选择㊂6　结束语本文分析了测控系统中伪码测距存在的不足,结合混沌信号的非周期特性㊁自同步特性和良好的自相关特性,提出了连续混沌信号应用于测控系统中的方法㊂将混沌信号应用于测控系统,可以省去测距码相位的搜索和捕获,自动获得测距信号的同步,还可以消除伪码测距存在的模糊问题㊂进一步,该方法可以与数据传输相结合,在测距的同时完成数据的传输,就有能力实现测控系统的两个核心功能㊂所以,利用连续混沌信号进行测距是有优势的,㊃617㊃电讯技术 2015年混沌信号在测控系统中的应用是有潜力的㊂参考文献:[1]　Schuster H G.Deterministic chaos,an introduction[M].2nd ed.New York:Wiley Press,1988:37-69. [2]　刘宗华.混沌动力学基础及其应用[M].北京:高等教育出版社,2006:3-4.LIU Zonghua,Fundamentals and applications of chaoticdynamics[M].Beijing:Higher Education Press,2006:3-4.(in Chinese)[3]　方锦清.混沌通信及其相关网络信息安全研究的若干进展[J].系统工程学报,2010,25(6):725-741.FANG Jinqing.Several advances in chaos-based commu⁃nication and research of information security associatedwith networks[J].Journal of Systems Engineering,2010,25(6):725-741.(in Chinese)[4]　Pecora L M.Chaos in communications[C]//Proceedings of1993SPIE.San Diego,California:IEEE,1993:2038-2044.[5]　Short K M.Steps toward unmasking secure communica⁃tions[J].International Journal of Bifurcation and Chaos,1994,4(4):959-977.[6]　Short K M.Unmasking a modulated chaotic communica⁃tion scheme[J].International Journal of Bifurcation andChaos,1996,6(2):367-375.[7]　Dedlieu H,Kennedy M P,Hasler M.Chaos shift keying:Modulation and demodulation of chaotic carrier using syn⁃chronizing Chua′s circuits[J].IEEE Transactions onCircuit&System(II),1993,40(10):634-642. [8]　Yang T.Recovery of digital signals from chaotic switching[J].International Journal of Circuit Theory Application,1995,23(6):611-615.[9]　朱丽莉,张永顺,王冲.混沌理论与雷达技术发展[J].现代雷达,2007,29(1):16-19.ZHU Lili,ZHANG Yongshun,WANG Chong.Chaos Theo⁃ry and Technology Development in Radar System[J].Modern Radar,2007,29(1):16-19.(in Chinese) [10]　周智敏,陆必应,宋千.航天无线电测控原理与系统[M].北京:电子工业出版社,2008:82-83.ZHOU Zhimin,LU Biying,SONG Qian.Space radioTT&Cfundamental and system[M].Beijing:Publishing House ofElectronics Industry,2008:82-83.(in Chinese)[11]　Willsey M S,Cuomo K M,Oppenheim A V.Quasi-or⁃thogonal wideband radar waveforms based on chaoticsystems[J].IEEE Transactions on Aerospace and Elec⁃tronic Systems,2011,47(3):1974-1984. [12]　Cuomo K M,Oppenheim A V.Circuit implementation ofsynchronized chaos with applications to communications[J].Physical Review Letters,1993,71(1):65-68.[13]　Cuomo K M,Oppenheim A V,Strogatz S H.Synchroniza⁃tion of Lorenz-based chaotic circuits with applications tocommunications[J].IEEE Transactions on Circuits andSystems,1993,40(10):626-633.[14]　蒋飞,刘中,胡文,等.连续混沌调频雷达信号分析[J].电子与信息学报,2010,32(3):559-563.JIANG Fei,LIU Zhong,HU Wen,et al.Analyses of Con⁃tinuous-Chaos Frequency-Modulating Signal of Radar[J].Journal of Electronics&Information Technology,2010,32(3):559-563.(in Chinese)作者简介:余金峰(1969 ),男,河南唐河人,2011年于国防科技大学获硕士学位,现为高级工程师㊁博士研究生,主要研究方向为航天器测量与控制;YU Jinfeng was born in Tanghe,Henan Prov⁃ince,in1969.He received the M.S.degree fromNational University of Defense Technology in2011. He is now a senior engineer and currently working toward the Ph.D.degree.His research concerns spacecraft TT&C. Email:yujinfeng2008@杨文革(1966 ),男,江西金溪人,2000年于北京理工大学获博士学位,现为教授㊁博士生导师,主要研究方向为空间飞行器测控与通信系统㊁压缩感知理论;YANG Wenge was born in Jinxi,Jiangxi Province,in1966. He received the Ph.D.degree from Beijing Institute of Technol⁃ogy in2000.He is now a professor and also the Ph.D.supervi⁃sor.His research interests include spacecraft TT&C and commu⁃nication system,compressive sensing.李　飞(1979 ),男,河南镇平人,2014年于电子科技大学获硕士学位,现为工程师㊂LI Fei was born in Zhenping,Henan Province,in1979. He received the M.S.degree from University of Electronic Sci⁃ence and Technology of China in2014.He is now an engineer.㊃717㊃第55卷余金峰,杨文革,李飞:一种利用混沌同步的测控系统测距方法第7期。

Colpitts微波混沌及其雷达应用的开题报告

Colpitts微波混沌及其雷达应用的开题报告标题: Colpitts微波混沌及其雷达应用摘要：在本论文中，我们将介绍一种新型的混沌发生器——Colpitts微波混沌电路。

我们将分析该电路的工作原理，并研究其输出信号的混沌特性和动力学。

此外，我们还将探讨Colpitts微波混沌电路在雷达应用中的潜在用途。

通过数值仿真和实验验证，我们将证明该电路在雷达信号处理中的可行性和有效性。

引言：混沌理论自20世纪70年代以来一直是热门话题。

混沌信号具有高度复杂性、随机性和不确定性，这些特性使得它们在密钥加密、随机数生成和通信中发挥着越来越重要的作用。

在雷达领域，混沌信号也被广泛应用于抗干扰、隐身探测和目标识别等方面。

因此，如何高效地产生和处理混沌信号成为了当前研究的一个重要问题。

本文中我们将提出一种新型的微波混沌电路——Colpitts微波混沌电路。

Colpitts电路作为一种基本的振荡电路，其构成简单、稳定性好，已经被广泛应用于射频电子学中。

我们将在Colpitts电路的基础上进行改进，加入一个反馈环节，产生混沌信号。

通过分析该电路的动力学特性，我们将验证其产生混沌的可行性，并探讨其与传统混沌电路的异同。

在混沌信号产生后，如何在雷达中应用混沌信号也是一个需要解决的问题。

本文中，我们将重点关注Colpitts微波混沌电路在雷达中的潜在用途。

我们将通过数值仿真和实验验证，证明使用Colpitts微波混沌电路可以实现更高效的雷达信号处理，可以提高雷达的抗干扰性能和目标识别能力。

另外，我们还将探讨如何优化该电路的设计，进一步提高其性能和应用前景。

总结：通过本文的研究，我们证明了Colpitts微波混沌电路在产生混沌信号和雷达应用中的潜在用途。

我们的研究结果既有理论意义，又有实际应用价值。

我们相信，随着混沌理论和雷达技术的不断发展，Colpitts微波混沌电路会成为一个重要的研究方向。

混沌序列测距码性能研究

混沌序列测距码性能研究
薛睿;魏强;徐锡超
【期刊名称】《西安电子科技大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2015(000)003
【摘要】针对混沌序列数目众多、相关性能良好、安全性强、保密性高以及逼近
高斯白噪声的统计特性，提出一种基于加权算法的改进型 Logistic混沌序列测距码。

该码是通过对两个初值不同的改进型Logistic 混沌序列进行加权处理、求和、量化得到的。

采用基于相关峰旁瓣和 Welch 界两种测距码性能分析方法评估所提测距码在内的各种经典混沌序列测距码的性能。

理论分析和仿真结果表明，基于加权优化混沌序列的测距码不仅平衡性大大提高，而且测距码性能良好，同时增强了测距码的安全性与保密性。

【总页数】6页(P103-108)
【作者】薛睿;魏强;徐锡超
【作者单位】哈尔滨工程大学信息与通信工程学院，黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学信息与通信工程学院，黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学信息与通信工程学院，黑龙江哈尔滨 150001
【正文语种】中文
【中图分类】TN967.1
【相关文献】
1.基于混沌码的直接序列超宽带信号功率谱研究 [J], 王洪磊;于银辉;史贺
2.一类混沌二相码序列信号的产生及性能分析 [J], 宋耀良;是湘全;刘中
3.跳频码序列混沌预测的性能研究 [J], 范越非;卢宏涛
4.直扩系统中Gold码与混沌Logistic码序列的性能比较 [J], 张届新;叶春飞;张树京
5.Turbo码用于混沌序列跳频系统中的研究 [J], 乔欣;侯国锐;李文臣;吉亚萍
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基于耦合同步混沌系统的超声波测距方法

ＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＤｉｓｔａｎｃｅＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄＢａｓｅｄｏｎ
—
０ＵＤｌｅｉ１ＶｎＣｎｒｏｎｉｚａｔｉｏｎＬｎａｏｓ￣ｙｓｔｅｍ
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ＤＡＩＨｕａ－ｐｉｎｇ，ＨＵＨｏｎｇ－ｌｉａｎｇ，ＷＡＮＧＸｕ，ＷＡＮＧＹｕ — ｔａｏ，ＱＩＡＮＪｉａ — ｗｅｉ
（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＣｏｎｔｒｏｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｈ＠ａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００２７，Ｃｈｉｎａ）
ｍｅｔｈｏｄｃａｎａｃｈｉｅｖｅａｃｃｕｒａｔｅｒａｎｇｉｎｇ．Ｂｙｕｓｉｎｇｈｅｔｓｙｓｔｅｍ’ Ｓｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆｂｅｉｎｇｉｍｍｕｎｅｔｏｎｏｉｓｅ，ｉｔｃａｎｎｏｔｏｎｌｙｒｅｄｕｃｅｈｅｔｅｆｆｅｃｔｏｆｎｏｉｓｅ，ｂｕｔａｌｓｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｄｉｓｔａｎｃｅ，ａｎｄｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓｔａｔｅｉｓｓｉｍｐｌｅ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓａｒｅｇｉｖｅｎｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄ．

利用可解混沌证明测距和探测

利用可解混沌证明测距和探测摘要：声波实验证明了一个测距和探测的方法，这种方法利用了可解混沌振荡器的性质。

这种无线振荡器包含一个普通的微分方程和一个离散的转换条件。

该混合系统所产生的混沌波形可作为传输波形。

振荡器可以把一个精确的解析解写成线性卷积的二进制符号形式和一个基函数的形式。

这种线性表示法使相干接收可以用一个简单的模拟匹配滤波器来实现并且不用数字采样或者信号处理来完成。

音频描述了发射机和接收机的实现过程，声波测距测量也成功的验证了该方法的可行性。

关键词：混沌，匹配滤波器，雷达，声波测距，可解混沌一、引言在雷达，声纳，光雷达系统中，混沌的宽带宽和非周期性质自然地表现出高分辨率和明确的测距优势。

明显地，在随机信号雷达中，传统的方法是用混沌来代替噪声源，而在这个系统中，部分传输波形被采样和存储，通过信号带宽和尼奎斯特定理采样标准来定义分辨率。

于是存储信号被用于探测返回信号和确定飞行时间的相关接收机上，互相关通常是以数字化来进行操作，即利用数字信号处理和快速傅立叶变换。

在这种方法中，混沌波形的识别属性并没有被应用：即简单的宽带宽和随机源的属性。

与此形成鲜明对比的是，我们最近提出了一个替代法来探测和测距，这种方法利用了混沌波形的性能以缓解随机信号雷达中最昂贵的部分，其中包含采样、数字化存储和数字信号处理，与此同时还保留了相关接收机的操作。

由普通微分方程和离散转换状态组成的解析解无线振荡器可以产生混沌信号，这种新的方法正是运用了该方式产生的混沌波形来进行研究。

这个混合振荡器容许一个精确的解被写成符号动力学的线性卷积形式和一个基函数的形式。

解析表示法用一个简单的模拟匹配滤波器和极少的存储符号实现了相关接收，使这个方法具有了深远的意义。

在本篇论文中，我们最近进行的声波实验证明了测距和探测的方法。

对于这个实验，混合振荡器由电子实施所产生的音频波形被放大扬声器发射出来，该传输波形听起来像噪声。

一个互补接收机电路结合匹配滤波器中的混沌波形，在数学形式上与一个相关接收机等价。

一类新的类Colpitts混沌信号发生器

一类新的类Colpitts混沌信号发生器
李春彪;蒙树森
【期刊名称】《河北师范大学学报：自然科学版》
【年(卷),期】2009(33)6
【摘要】基于Colpitts方程,提出了一种新的三维混沌吸引子.通过改造Colpitts
混沌系统归一化方程中的指数项为平方项得到混沌系统.通过相图、Poincaré映射、功率谱以及Lyapunov指数,证明了混沌吸引子的存在性.基于分岔图与Lyapunov
指数谱阐述并分析了新型混沌吸引子的基本动力学行为,揭示了系统在参数变化下
在不动点、周期态和混沌态等之间转变的物理过程.最后,给出了PSpice仿真实现
电路,实验仿真与数值仿真结果一致.
【总页数】7页(P755-761)
【关键词】Colpitts系统;Lyapunov指数;混沌吸引子;相轨;分岔图
【作者】李春彪;蒙树森
【作者单位】江苏经贸职业技术学院工程技术学院;江苏省食品安全工程技术研究
开发中心电源与系统部
【正文语种】中文
【中图分类】TN711.4;TP27
【相关文献】
1.一类混沌序列调频数字合成信号模糊特性分析 [J], 刘诗华;王德石;谌龙
2.任意波形发生器：最新一类信号源 [J], 朱立锋
3.一类新的混沌系统及其混沌控制 [J], 高智中;叶苗;张程
4.一类虚拟示波器及信号发生器的设计和实现 [J], 郭志波;林锦国
5.一类n涡卷混沌发生器 [J], 张刚;杨士中;张俊林;张德民
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基于预设定频率分布的Colpitts混沌电路设计

基于预设定频率分布的Colpitts混沌电路设计史治国;冉立新;陈抗生【期刊名称】《浙江大学学报（工学版）》【年(卷),期】2005(039)003【摘要】为了找出Colpitts混沌电路的设计综合准则,给出基于预设定频率分布的电路主要元件参数表达式.通过引入了电路的数学模型,导出电路的归一化状态方程,在电路仿真的基础上,得到电路的频率分布特征.根据三个预设定的频率分布,计算出电路主要元件参数,使用专业的射频微波仿真软件高级设计系统(ADS)对电路进行仿真.仿真结果表明,在上限频率为100MHz～1GHz的预设定频率分布的情况下,电路输出混沌信号的频谱与预设定频率分布均吻合较好.对混沌Colpitts电路和蔡氏电路的设计准则差异的研究表明,Colpitts电路更适合于高频宽带混沌发生器的应用.【总页数】5页(P402-406)【作者】史治国;冉立新;陈抗生【作者单位】浙江大学,信息与电子工程学系,浙江,杭州,310027;浙江大学,信息与电子工程学系,浙江,杭州,310027;浙江大学,信息与电子工程学系,浙江,杭州,310027【正文语种】中文【中图分类】TN702;TN752.5【相关文献】1.4阶Colpitts MOS管混沌电路设计 [J], 肖鹏;冯烨佳;李文石2.基于改进型Colpitts振荡器的超宽带混沌穿墙成像雷达 [J], 马瑞霞;刘丽;徐航;张建国;王冰洁;李静霞;3.基于改进型 Colpitts 振荡器的超宽带混沌穿墙成像雷达 [J], 马瑞霞;刘丽;徐航;张建国;王冰洁;李静霞4.基于 Colpitts 振荡器的超宽带混沌雷达测距实验研究 [J], 杨鹏;徐航;刘丽;李静霞;张建国;王冰洁5.改进型Colpitts宽带混沌电路设计 [J], 麻晓朋;张朝霞;杨玲珍;王娟芬因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

具有恒李雅普诺夫指数的类Colpitts混沌系统及其同步

具有恒李雅普诺夫指数的类Colpitts混沌系统及其同步混沌作为一种复杂的非线性运动行为,在物理学、工程学、信息学、生物学和化学等领域得到了广泛的研究,围绕混沌而展开的应用研究越来越引起人们的重视,并成为混沌研究的前沿课题和发展方向之一。

由于混沌内在的随机性、连续宽谱和对初值的极端敏感性等特点,使其特别适用于保密通信、信号处理和图像处理等方面,因此,混沌系统的构造与实现、混沌同步已成为混沌应用的关键技术。

Colpitts系统存在混沌现象并具有特殊的结构。

本文在此基础上,提出了具有恒定的李雅普诺夫指数的类Colpitts混沌系统,建立了系统模型,分析了动力学特性。

基于类Colpitts混沌系统方程,推广得到一族恒李雅普诺夫指数谱混沌系统。

应用多种同步方法,对类Colpitts混沌系统展开同步研究,揭示了系统同步所具有的特殊性。

对混沌系统的动力学行为与同步特征进行了理论证明、数值仿真,并基于实验仿真给出了混沌系统及其同步的实现电路。

论文的主要创新点和贡献归纳如下:1.提出了具有恒李雅普诺夫指数的类Colpitts混沌系统,揭示了其特殊的信号演变规律,设计了实验电路在物理上实现了该混沌系统。

从混沌系统实现非线性作用的函数出发,将Colpitts混沌系统中的指数项用分段线性绝对值项来代替,发现了新的混沌吸引子。

将混沌系统中的常数项参数与系数参数分离,发现常数项参数能线性调整系统各个状态变量的幅值,系数参数能对系统输出的某个状态变量进行倒相,在前述参数作用下状态变量演变发生变化的同时,系统保持恒定的李雅普诺夫指数谱。

设计了模拟电路,在物理上实现了该混沌系统。

2.对具有恒李雅普诺夫指数的类Colpitts混沌系统进行了推广,提出了一族恒李雅普诺夫指数谱混沌系统,设计了可切换的实验电路实现了该族混沌系统。

在系统方程中添加线性项或者常数项,继而调整系统方程中的绝对值项,并引入新的绝对值项,对具有恒李雅普诺夫指数的类Colpitts混沌系统进行了推广研究。

不确定分数阶Colpitts系统的混沌同步研究

不确定分数阶Colpitts系统的混沌同步研究李贤丽;窦雪莹;赵昱阳【期刊名称】《自动化仪表》【年(卷),期】2017(038)003【摘要】分数阶混沌系统在信息加密等领域具有广泛的研究价值.通过理论推导和数值仿真两方面的研究,采用分数阶系统的稳定性定理,对选取的分数阶多涡卷混沌Colpitts振荡电路系统的动力学特性进行了详细的分析,并计算出了该系统处于混沌态时的阶数范围.研究结果证明,当系统作混沌运动时,其混沌吸引子的形态存在特殊的演变过程,逐渐从单涡卷混沌吸引子演变为多涡卷混沌吸引子.将自适应技术和参数辨识技术应用到混沌系统的同步控制中,在参数不确定的情况下,基于Lyapunov函数稳定性理论,设计了合理的控制器和估计参数自适应律.利用不确定参数的自适应同步法,分别实现了系统在阶数相同和阶数不同两种情况下的完全同步以及对未知参数的辨识.该结果对于参数未知混沌系统的同步研究具有重要意义.【总页数】5页(P22-25,29)【作者】李贤丽;窦雪莹;赵昱阳【作者单位】东北石油大学电子科学学院,黑龙江大庆163318;东北石油大学电子科学学院,黑龙江大庆163318;东北石油大学电子科学学院,黑龙江大庆163318【正文语种】中文【中图分类】TH13;TP27【相关文献】1.不确定混沌系统用分数阶系统同步与参数辨识 [J], 李安平;刘国荣;沈细群2.双重不确定分数阶混沌系统的鲁棒自适应同步控制算法研究 [J], 钟昆;高嵩;黄姣茹;钱富才3.不确定整数阶和分数阶Rössler混沌系统的自适应滑模同步 [J], 程春蕊; 毛北行4.不确定分数阶超混沌Chen系统和分数阶Rössler系统的自适应异结构同步 [J], 杜永霞;李珊珊;高雅5.不确定整数阶分数阶单摆混沌系统的自适应滑模同步 [J], 孟晓玲因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

解析解混沌雷达系统的多目标测距

解析解混沌雷达系统的多目标测距刘立东;宋焕生【期刊名称】《电讯技术》【年(卷),期】2015(55)9【摘要】For the problem of multi-target distance measurement of traditional chaotic radar system,a multi-tar-get distance measurement method based on analytical solution system is proposed. In the method,the continuous signal of the analytical solution chaotic system is designed as the radar transmit signal. The binary discrete se-quence of the analytical solution chaotic system is saved in the radar receiver by the shift register. The transmit signal copy can be reconstructed accurately by the saved binary discrete sequence in the radar receiver. The matched filter is then realized by the copy and the receiving signal. Target distance is obtained through the peak of the output of the matched filter. Multi-target distance measurement can be realized under -10 dB signal-to-noise ratio ( SNR) by the proposed method. Moreover,the storage is easily realizable and the cost is cheap since the radar receiver only needs to save the binary discrete signal which requires small space to store infor-mation. Finally,numerical simulations show the effectiveness of the proposed method.%针对传统混沌雷达对多目标测距困难的问题，提出了一种建立在解析解系统上的混沌雷达多目标测距方法。

基于 Colpitts 振荡器的超宽带混沌雷达测距实验研究

基于 Colpitts 振荡器的超宽带混沌雷达测距实验研究杨鹏;徐航;刘丽;李静霞;张建国;王冰洁【期刊名称】《中国科技论文》【年(卷),期】2015(000)020【摘要】An ultra-wide bandwidth chaotic radar for target detection and ranging using a Colpitts oscillator is proposed.The cha-otic signal with a full width at half maximum of 0.5 ns is generated from an improved Colpitts oscillator,and then range resolu-tion provided is 7.5 cm.Ranging to target is achieved by the cross-correlation between the echo signal reflected from targets and the reference signal.The performance of the chaotic radar for single target ranging in free space and through obstacles is explored experimentally,and the image of the target is obtained by scanning and using back-projection algorithm.The results show that the chaotic radar system presents high range resolution and good wall penetration characteristics.Moreover,two-dimensional tar-get image can be obtained by using synthetic aperture technique.%实验研究了基于Colpitts 振荡器的超宽带混沌雷达系统的测距性能。

距离无关的高精度混沌激光测距

距离无关的高精度混沌激光测距
王云才;王安帮
【期刊名称】《光学与光电技术》
【年(卷),期】2006(4)5
【摘要】研究了利用类噪声混沌激光的相关特性实现目标距离的测定方法。

数值分析了混沌激光自相关曲线的半峰全宽和旁瓣水平与表征其混沌状态的最大李雅普诺夫指数及关联维数的关系。

同时,模拟研究了波形误差对混沌激光测距的影响,并分析了不同混沌态的波形误差的临界值。

结果表明,具有窄半峰全宽和低旁瓣水平的自相关曲线的高维混沌激光序列是理想的测距激光,其测量分辨率可达1．5 cm 以下,且波形误差容忍度大,测量范围大。

在测量范围内,精度与距离无关。

【总页数】5页(P80-84)
【关键词】测距;混沌激光;光反馈;半导体激光器;非线性
【作者】王云才;王安帮
【作者单位】太原理工大学理学院物理系
【正文语种】中文
【中图分类】TN248
【相关文献】
1.基于STM32的长距离高精度脉冲测距系统设计 [J], 韩凯;刘培植;
2.激光测距仪观测距离影响因素研究 [J], 钱贵鑫;李进军;由大德;佘博
3.高精度远距离激光测距系统设计 [J], 刘宗新;刘景鹏
4.激光测距机的测距能力与距离波门 [J], 殷占英
5.混沌光通信与混沌激光测距的研究进展 [J], 王云才;龚天安
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ＺＮＧＨａ —ｈｕ，ｉ— ｎ，ｉｈＨＥｏｚｏＨＵＪｎｆｇＨＥＺ — ｕｅｓ（ｃｏｌｆｌｔｎｃＥｇｅｒｇＥＴ，Ｃｅｇｕ６１３，ｈｎ）Ｓｈｏｏｅｒｉｎｉｅｉ，ＵＳＣｈｎｄ１７１ＣｉａＥｃｏｎｎ
（电子科技大学电子工程学院，成都６１３）１７１
摘
要：ｈａ混沌同步对噪声比较敏感，致同步抗噪声能力不理想。为解决这个问题，中提Ｃｕｓ导文
出采用Ｃｌｉｓｏｔ混沌系统作为新型测距算法的研究对象。该算法发射带有正弦信号的混沌信号，ｐｔ混沌同步后，复出带有距离信息的正弦信号，恢通过比较两个正弦信号的初始相位，而测出目标距从离信息。与Ｃｕｓ比，ｏｉｓｈａ相Ｃｌｔ同步具有较好的单调性和抗噪声能力强的优点，真结果验证上ｐｔ仿
Ｋｅｒｓｉａｃａｕｅｎ；ｃａｓｓｎｈｏｉａｉｎｏｓｏｕｔａｉｔｙｗｏｄ：ｄｓｎｅｍｅｓｒｍｅｔｈｏｙｃｒｎｚｔ；ｎｉｅｒｂｓｂｌｙｔｏｉ
混沌雷达成为近年来的研究热点
第５期
２１００年ｌ０月
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ＪｕｎｌｏＡＥＴｏｒａｆＣＩ
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基于Ｃｌｉｓｏｐｔ混沌系统的新型测距算法研究ｔ
郑皓洲，进峰，予述胡何
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述方法的有效性。
关键词：测距；混沌同步；噪声能力抗
中图分类号：Ｎ５．Ｔ９３２文献标识码：Ａ文章编号：６３５９（０００ —２－５１７ —６２２１）５５７０
ＡｖｌＭｅｈｄｏｓａｃｅｓｒｍｅｔＢａｅｎＣｏｐｔｓＮｏｅｔｏｆＤｉｔｎｅＭａｕｅｎｓｄｏｌｉｔＣｈｏｉｙｔｍａｔｃＳｓｅ
传统随机信号雷达的全部优点，同时，与传统随机信号相比，混沌信号又是可控制和可同步的 ’ ，使２这Ｊ得混沌雷达具有更多的潜在优越性，比如，混沌雷达
个问题，新型测距算法采用发射带有正弦信号的混沌信号，混沌同步后，恢复出带有距离信息的正弦信号，过这两个正弦信号初始相位的比较，而求得通从距离信息。但是基于ｃｕｓｈａ混沌系统的新型测距
，中，其测距算
０引言
混沌雷达是一类新型的随机信号雷达，具有它
法的研究尤其受到关注＇。目前，混沌雷达测距算法主要分为两类。其中，
最典型的测距算法是接收信号与发射信号做相关处理，据自相关函数峰值对应位置，而求得距离信根从息＿，是此方法要求较多的采样点数。为解决这６但Ｊ