基于混沌和小波變換的信號檢測方法
鄧宏貴,曹文暉,高小龍,敖邦乾
中南大學物理科學與技術學院,湖南長沙
摘 要:針對微弱周期信號提出小波閾值去噪和混沌系統(tǒng)相結合的微弱周期信號檢測新方法,該方法利用小波變換的平滑作用對包含噪聲的信號進行有限離散處理,并根據小波自適應分解尺度確定閾值去噪深度,然后根據混沌系統(tǒng)對噪聲的免疫性和對周期信號的敏感性,把重構的信號作為周期策動力的攝動并入混沌系統(tǒng),由混沌系統(tǒng)完成微弱信號檢測;并改進了Duffing方程,可用于不同頻率信號的檢測,同時使混沌系統(tǒng)的相軌跡由臨界狀態(tài)變?yōu)榇蟪叨戎芷谶\動更靈敏。測試結果表明,本方法克服了以往小波分解對尺度確定的盲目性和閾值選擇的不合理性;同時通過調節(jié)混沌系統(tǒng)頻率對周期信號的敏感性提高了信號的檢測精確度,其檢測的信噪比下限達到-647dB;完全適用于毫伏級下信號的檢測應用,證明了提出的方法是合理和有效的。
關 鍵 詞:混沌;小波閾值去噪;微弱信號;信噪比;信號檢測
1 引 言
微弱信號不僅意味信號的幅度很小,而且主要是指被噪聲淹沒的信號。為了檢測被噪聲淹沒的微弱信號,人們已進行了長期的研究工作,1992年Mallat提出了奇異性檢測理論,提出模極大值重構算法[1];1995年有學者提出了平移不變量小波去噪法[2];隨后DLDonoho和IMJohonstone[34]提出在二進小波變換基礎上的小波閾值去噪概念,此方法計算速度快,適應性廣,在許多領域得到了廣泛的應用。XiangaoHuang[5]利用混沌的窄帶特性,使用小波多分辨率分析實現混沌和掩藏在其中的目標信號的分離。此外李月、聶春燕等人[69]采用混沌理論在微弱信號檢測方面做了大量工作。但以上這些單用小波分解或混沌系統(tǒng)提取信號的方法都只能在特定條件下取得較好的效果,在強噪聲干擾下,混沌相空間結構遭到破壞,這些方法就很難檢測出存在的信號。本文結合小波閾值去噪和混沌系統(tǒng)特性,提出一種針對淹沒在強噪聲中的微弱周期信號檢測方法,可提高信號的檢測精確度,降低信號檢測的門限和信噪比,適于一定環(huán)境下的工程應用。
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