基于混沌信號(hào)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、探測(cè)技術(shù)是一種滲透到生活生產(chǎn)方方面面的技術(shù)。國(guó)家高度重視其發(fā)展,投入了大量資金支持相關(guān)領(lǐng)域的研究。然而在探測(cè)技術(shù)的具體應(yīng)用中,有時(shí)會(huì)不可避免地出現(xiàn)對(duì)弱信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)的需要,因?yàn)樾盘?hào)能量在傳播過(guò)程中會(huì)不斷耗散,環(huán)境中的噪聲又不可完全消除。探測(cè)性能會(huì)受到低信噪比的影響而下降。因此需要一種具備弱信號(hào)檢測(cè)能力的探測(cè)方法,來(lái)提高在低信噪比下的探測(cè)精度,從而提高探測(cè)的有效距離。
　　本文利用混沌振子的初始條件敏感性和對(duì)短暫擾動(dòng)相對(duì)免疫的特性,提

2、出了一種基于混沌信號(hào)的測(cè)距方法。文中Duffing振子被用于降低噪聲影響,因?yàn)樗诒磉_(dá)式中含有與超聲波波形一致的正弦項(xiàng),并且該正弦項(xiàng)的幅度值影響著整個(gè)混沌系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特征。廣義Floquet指數(shù)作為Duffing振子動(dòng)態(tài)特征的表征量之一,與其驅(qū)動(dòng)力之間具有一定映射關(guān)系。此方法利用“測(cè)距信號(hào)——Duffing振子動(dòng)態(tài)特征——廣義Floquet指數(shù)”三者之間的聯(lián)系,將測(cè)距信號(hào)引入Duffing振子中,再?gòu)闹谢謴?fù)測(cè)距所需參數(shù),通過(guò)混沌信號(hào)對(duì)隨機(jī)

3、擾動(dòng)的抑制作用減小噪聲影響,從而達(dá)到提高測(cè)距精度,增加測(cè)距范圍的目的。根據(jù)不同的觀測(cè)模型,傳統(tǒng)測(cè)距方法與基于混沌信號(hào)的測(cè)距方法的精度的理論極限被推導(dǎo)得到。通過(guò)對(duì)比可知,基于混沌信號(hào)的測(cè)距方法在同樣信噪比情況下,誤差小于傳統(tǒng)測(cè)距方法。在傳統(tǒng)測(cè)距方法與基于混沌信號(hào)的測(cè)距方法的仿真對(duì)比中也得到同樣結(jié)論。
　　為了進(jìn)一步驗(yàn)證所提出算法的可行性,有效性和實(shí)用性,作者利用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、功率放大器、換能器、示波器等裝置搭建了一個(gè)