窄带噪声下弱信号检测方法研究与系统实现.pdf

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1、硕士学位论文窄带噪声下弱信号检测方法研究与系统实现RESEARCHONWEAKSIGNALDETECTIONMETHODANDSYSTEMIMPLEMENTATIONINTHEPRESENCEOFNARROWBANDNOISE王发斌哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TN911.23学校代码：10213国际图书分类号：621.39密级：公开工学硕士学位论文窄带噪声下弱信号检测方法研究与系统实现硕士研究生：王发斌导师：石硕副教授申请学位：工学硕士学科：信息与通信工程所在单位：电子与信息工程学院答辩日期：20

2、18年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN911.23U.D.C.:621.39DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringResearchonWeakSignalDetectionMethodandSystemImplementationinthePresenceofNarrowbandNoiseCandidate：WangFabinSupervisor：AssociateProf.ShiShuoAcademicDegreeAppli

3、edfor：MasterofEngineeringSpeciality：InformationandCommunicationEngineeringAffiliation：SchoolofElectronicsandInformationEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要通信中至关重要的一个问题是如何实现对信号的有效检测。能够正确检测

4、到需要的信号，是合作方能够正确实现信号接收的基础，也是非合作方能实施信息对抗和信号干扰的基础。目前提出的信号检测算法大致可以分为线性方法和非线性方法。线性方法直接利用信号的时域或者频谱信息，通过一定的算法处理完成对信号的检测。由于线性方法直接利用信号信息，所以当信号中包含的噪声功率较高时，难以提取有效的信号信息。所以线性方法对信噪比的检测门限要求较高，难以实现对低信噪比信号的检测。非线性方法充分利用非线性系统的特点，通过将信号的变化转换成系统状态的变化，能够实现对低信噪比信号的检测。混沌理论是非线性信号检测算法之

5、一，其中又以Duffing振子最为典型。现阶段的研究表明，利用Duffing振子能够实现对微弱的正弦信号、BPSK信号等的频率检测。但是目前基于Duffing振子检测微弱信号的研究都是在严格高斯白噪声条件下进行的，得到的结论只是理论性的成果，难以运用到实际中。本论文针对窄带噪声和存在信号间干扰条件下的Duffing振子状态进行分析。提出窄带噪声条件下利用Duffing振子完成微弱信号检测的新方法，并且利用FPGA搭建基于Duffing振子的信号检测验证系统，验证方法的正确性和可行性。本论文首先研究了Duffing

6、振子相关的基本理论，对振子的高斯白噪声免疫性原理和基于Duffing振子的弱信号检测方法进行分析。通过对差分振子和振子阵列的分析，得到本论文采用的基本信号检测模型和合适的振子参数选择。然后对信号间干扰和窄带噪声对振子状态的影响进行了分析和仿真，得出了此时Duffing振子与传统理论不同的状态形式。为了在窄带噪声条件下实现信号频率检测，将窄带噪声带入Duffing振子，建立新的Duffing振子模型。利用Melnikov方程对模型进行分析，得出窄带噪声下振子的概率周期状态。利用周期状态时间比重（PeriodStat

7、eTimeRate,PSTR）方法实现振子状态判断。随后，利用MATLAB建立基于PSTR方法的微弱信号检测平台，验证了在窄带噪声条件下，基于PSTR方法检测单信号和多信号的可行性。最后，基于包含AlteraCycloneⅣ型FPGA芯片的DE2_115开发板，利用VerilogHDL语言，搭建弱信号检测系统，验证方法实现的可行性。关键词：信号检测；Duffing振子；窄带噪声；周期状态时间比重；FPGA-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractAcrucialissueincommunications

8、ishowtoeffectivelydetectsignals.detectingthedesiredsignalcorrectlyisnotonlythebasisforthecooperatorstocorrectlyimplementsignalreceptionbutalsothebasisforcompetitorstoimplementinformationc