[发明专利]一种基于杜芬混沌系统的水下探测声呐系统

说明书

本发明公开了一种基于杜芬混沌系统的水下探测声呐系统，它包括声呐发射模块、声呐接收模块、处理器模块、混沌信号检测电路模块和信号处理模块，声呐发射模块连接声呐接收模块，声呐接收模块连接处理器模块，处理器模块连接混沌信号检测电路模块，连接混沌信号检测电路模块连接信号处理模块，混沌信号检测电路模块包括供电端模块、信号输入端模块、放大和积分电路模块、乘法器电路模块、反馈放大电路模块和基准信号输入端模块，本发明的一种基于杜芬混沌系统的水下探测声呐系统，具有抗噪声干扰能力强、灵敏度高，隐蔽性好的优点。

技术领域

本发明涉及声呐通信领域，尤其涉及一种基于杜芬混沌系统的水下探测声呐系统。

背景技术

国内外水下声呐探测主要有蓝绿激光声呐、光纤声呐、声光耦合声呐、合成孔径声呐、MIMO声呐探测等方法，这些方法均基于激光多普勒效应探测水面振动，获取水下声场信息完成水下信号探测，实现声-光信号的转换。

相比较而言，我国的水下信号检测技术大部分为主动声呐探测方法，虽然相对精准，但却存在发射信号的同时暴露自身位置。

目前，水下信号智能检测器也在不断更新研发中，成熟的产品已有应用于实际工程中，但多数都是利用声呐人员从屏幕上的纷乱杂波干扰中寻找目标，有的频率过高对水生生物会造成相关影响，对噪声干扰的排除很难满足实际要求。

我们知道，物体振动及物体间的相互碰撞发出声音产生声波，声波可在固体、液体或气体里传播。声波在空气中传播的速度为340m/s，但在水中传播速度可达到1500m/s，通常，采用主动声呐实现水下信号探测，首先声呐主动发射声波撞击目标，而后接收水中目标反射的回波信号，以接收到目标信号的回波参数及时间可测定目标的参数。声波发将回波信号中连续高频噪声作为信号源，输入混沌系统，由系统的相轨迹改变与否从而确定是否目标存在。声波在水中传播具有损耗小、传播距离较远的特性。所以能测得较远距离的目标，从而在军事能的避免敌方近距离攻击。

混沌系统具有对小信号敏感和类噪声特性，且杜芬混沌系统具有低频窄带特性，对周期信号敏感而对噪声具有较强的免疫力。故本专利采用杜芬混沌系统实现对弱信号进行检测。设计基于杜芬混沌系统水下声呐探测系统，系统核心技术在于混沌信号的检测和分析处理。该系统可对隐藏噪声内的信号进行检测，接收信噪比低，隐蔽性高等特点。杜芬方程如下所示

式中，k为阻尼比；a为周期策动力幅值；w为策动力角频率。

混沌探测方法具有极高的小信号敏感度和对任何零均值噪声均具有极强的免疫力的特性，这一特点决定了混沌探测方法可以应用于复杂混合噪声背景下和低信噪比条件下微弱信号的探测,混沌系统的一个重要特性是对初始条件的极度敏感性，只要将被测信号加入一个对信号极为敏感的混沌系统中，就可导致该混沌系统的动力学行为发生重大变化。

水下进行声呐探测的过程中,由于声呐探测器机体本身所产生的噪声和水下噪声相互混杂，所要探测的弱信号会被淹没在噪声中。混动系统对输入的微弱频率小信号极其敏感，当混沌系统接收到微弱信号时，整个混沌系统轨迹会发现生变化。并且由于混沌信号具有类噪声的特性，当在发射微弱正弦信号时，使信号隐藏在噪声中，不容易被反侦察方截获。根据这些的特性，采用声呐探测技术设计一种基于杜芬混沌系统水下声呐探测系统，该系统由传感器进行实时采集水下由主动声呐发出的回波信号。由Lyapunov指数法判据进行混沌系统监测，当回波信号中出现弱信号时。则会发出报警信号。

目前国内外用于水下信号探测的技术，有声呐技术、蓝绿激光技术、磁探技术和光电技术等，但这些方法损耗大、精确度不高、隐蔽性差，信号噪声对其探测的干扰较大。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种基于杜芬混沌系统的水下探测声呐系统，具有抗噪声干扰能力强、灵敏度高，隐蔽性好的优点。