CN104573342A - 一种基于Duffing-Chen混沌系统的弱信号并联通信的方法 - Google Patents

Abstract

一种基于Duffing-Chen混沌系统的弱信号并联通信的方法，将8个发射器和8个接收器构成8组通信设备，选择部分发射器发射正弦波电信号，8个接收器中收到正弦波电信号的输出5V电压信号，没收到正弦波电信号的输出0V电压信号，将8个5V或0V电压信号转换为数字1和0，组成一组8位二进制数输入到计算机中，在计算机中将8位二进制数转换成一个英文字母或阿拉伯数字，通过识别这个英文字母或阿拉伯数字进而完成一次通信。本发明具有灵敏性高、抗干扰能力强等优点。

Description

一种基于Duffing-Chen混沌系统的弱信号并联通信的方法

技术领域

本发明涉及一种电子信号通信领域，尤其是一种基于Duffing-Chen混沌系统的弱信号并联通信方法。

背景技术

国际上通用的信号通信各有自己的特点，在不同的应用场合中有各自的优势。在微弱信号通信中，传统的方法只是简单的将信号进行放大加以检测识别，因此抗干扰能力弱、并且无法识别过于微弱的正弦波信号，通信效果不佳。目前，人们已经验证了将duffing振子用于检测信号的可行性。然而，人们仅仅是利用混沌系统检测微弱信号，而没有利用其进行通讯，依然无法满足社会需要。

发明内容

本发明目的在于提供一种灵敏性高、抗干扰能力强的基于Duffing-Chen混沌系统的弱信号并联通信的方法。

为实现上述目的，采用了以下技术方案：

本发明所述方法包括信号发射、信号接收和信号识别三个部分，具体步骤如下：

a、制造8个编号为ABCDEFGH的正弦波电波发射器、8个编号为abcdefg正弦波电波接收器和8个频率各不相同的Duffing-Chen电路，正弦波电波发射器和正弦波电波接收器的编号一一对应，每个正弦波电波发射器和对应的正弦 波电波接收器组成一组发射接收器，每一组发射接收器用同样频率无线电信号发射和接收信息；8个编号为abcdefg正弦波电波接收器分别与各自的Duffing-Chen电路连接，根据Duffing-Chen公式的输出变量x、y、z、u、v与自变量t的关系，选择每个电路中代表x、y、z、u、v变量输出的5个点作为测试点，调节每个Duffing-Chen电路，使每个Duffing-Chen电路的编号为x、y、z、u、v的5个变量输出电压波形为混沌波形；

b、选择几个正弦波电波发射器向各自对应的正弦波电波接收器发送频率不相同的微弱正弦波电信号；

c、不同频率的微弱正弦波电信号经过一定时间和介质的传播被相应的正弦波电波接收器所接收，正弦波电波接收器将接收到的微弱正弦波信号作为输入信号引入与其连接的Duffing-Chen电路；

d、利用检测器对8个Duffing-Chen电路进行检测，若有Duffing-Chen电路的变量输出电压变为大周期波形，则代表该Duffing-Chen电路连接的正弦波电波接收器接收到一个规定频率的微弱正弦波电信号；反之，若Duffing-Chen电路的变量输出电压维持混沌波形，则代表该Duffing-Chen电路连接的正弦波电波接收器没有接收到一个规定频率的微弱正弦波电信号；

e、通过转换器将Duffing-Chen电路输出的大周期电压波形转换为5V电压输出，将其余Duffing-Chen电路输出的混沌电压波形转换为0V电压输出；再利用转换器，将5V电压信号转换为二进制数字1，将0V电压信号转换为二进制数字0，将8个输出的5V或0V电压转换成8位二进制数，保存到计算机数据 库中，该8位二进制数供检验时使用；

f、将8位二进制数通过计算机软件编程处理后，转换成一个英文字母或阿拉伯数字，通过识别这个英文字母或阿拉伯数字进而完成一次英文字母或阿拉伯数字的传送。

所述的Duffing-Chen混沌系统，具体形式为：

$\left\{\begin{array}{c}\stackrel{\·}{x}=a(y-x)+\mathrm{gv}\\ \stackrel{\·}{y}=(b-a)x-\mathrm{xz}+\mathrm{hy}+w\\ \stackrel{\·}{z}=\mathrm{xy}-\mathrm{cz}\\ \stackrel{\·}{u}=v\\ \stackrel{\·}{v}=-\mathrm{dv}-u^3+e\cos \left(w\right)\\ \stackrel{\·}{w}=\mathrm{fxv}\end{array}\right.$

式中：a、b、c、d、e、f、g是实常数；当选取特定的参数值a、b、c、d、e、f、g、h时，使事前规定的8个不同频率的Duffing-Chen电路的编号为x、y、z、u、v的5个变量输出电压为混沌波形；当加入频率为同频率w的微弱正弦波电信号后，具体形式变为，

$\left\{\begin{array}{c}\stackrel{\·}{x}=a(y-x)+\mathrm{gv}\\ \stackrel{\·}{y}=(b-a)x-\mathrm{xz}+\mathrm{hy}+w\\ \stackrel{\·}{z}=\mathrm{xy}-\mathrm{cz}\\ \stackrel{\·}{u}=v\\ \stackrel{\·}{v}=-\mathrm{dv}-u^3+e\cos \left(w\right)+q\sin \left(w\right)\\ \stackrel{\·}{w}=\mathrm{fxv}\end{array}\right.$

通过调节8个Duffing-Chen系统的各个参数，使8个Duffing-Chen系统对应电路的频率各不相同，并且使各个系统在加入与余弦信号相同频率的幅值q大于10^-6V电压的微弱正弦波电信号后，8个Duffing-Chen电路各自的编号为x、y、z、u、v的5个变量输出的电压将分别从混沌波形转变为大周期波形。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、可利用Duffing-Chen电路检测规定频率的微弱正弦波信号是否存在；

2、将Chen混沌系统和Duffing混沌系统串连组成一种Duffing-Chen混沌系统，与单独使用Duffing混沌系统相比，增加了电路对微弱正弦波信号反映的灵敏性；

3、Duffing-Chen电路只受规定频率的微弱正弦波信号的输入影响，不受其它频率噪声的影响，对干扰信号具有极强的抑制作用。

具体实施方式

本发明所述的弱信号并联通信方法，其具体步骤如下：

a、制造8个编号为ABCDEFGH的正弦波电波发射器、8个编号为abcdefg正弦波电波接收器和8个频率各不相同的Duffing-Chen电路，正弦波电波发射器和正弦波电波接收器的编号一一对应，每个正弦波电波发射器和对应的正弦波电波接收器组成一组发射接收器，每一组发射接收器用同样频率无线电信号发射和接收信息；8个编号为abcdefg正弦波电波接收器分别与各自的Duffing-Chen电路连接，根据Duffing-Chen公式的输出变量x、y、z、u、v与自变量t的关系，选择每个电路中代表x、y、z、u、v变量输出的5个点作为测试点，调节每个Duffing-Chen电路，使每个Duffing-Chen电路的编号为x、y、z、u、v的5个变量输出电压波形为混沌波形；

b、选择几个正弦波电波发射器向各自对应的正弦波电波接收器发送频率不相同的微弱正弦波电信号；

c、不同频率的微弱正弦波电信号经过一定时间和介质的传播被相应的正弦波电波接收器所接收，正弦波电波接收器将接收到的微弱正弦波信号作为输入信号引入与其连接的Duffing-Chen电路；

d、利用检测器对8个Duffing-Chen电路进行检测，若有Duffing-Chen电路的变量输出电压变为大周期波形，则代表该Duffing-Chen电路连接的正弦波电波接收器接收到一个规定频率的微弱正弦波电信号；反之，若Duffing-Chen电路的变量输出电压维持混沌波形，则代表该Duffing-Chen电路连接的正弦波电波接收器没有接收到一个规定频率的微弱正弦波电信号；

e、通过转换器将Duffing-Chen电路输出的大周期电压波形转换为5V电压输出，将其余Duffing-Chen电路输出的混沌电压波形转换为0V电压输出；再利用转换器，将5V电压信号转换为二进制数字1，将0V电压信号转换为二进制数字0，将8个输出的5V或0V电压转换成8位二进制数，保存到计算机数据库中，该8位二进制数供检验时使用；

f、将8位二进制数通过计算机软件编程处理后，转换成一个英文字母或阿拉伯数字，通过识别这个英文字母或阿拉伯数字进而完成一次英文字母或阿拉伯数字的传送。

所述的Duffing-Chen混沌系统，具体形式为：

$\left\{\begin{array}{c}\stackrel{\·}{x}=a(y-x)+\mathrm{gv}\\ \stackrel{\·}{y}=(b-a)x-\mathrm{xz}+\mathrm{hy}+w\\ \stackrel{\·}{z}=\mathrm{xy}-\mathrm{cz}\\ \stackrel{\·}{u}=v\\ \stackrel{\·}{v}=-\mathrm{dv}-u^3+e\cos \left(w\right)\\ \stackrel{\·}{w}=\mathrm{fxv}\end{array}\right.$

式中：a、b、c、d、e、f、g是实常数；当选取特定的参数值a、b、c、d、e、f、g、h时，使事前规定的8个不同频率的Duffing-Chen电路的编号为x、y、z、u、v的5个变量输出电压为混沌波形；当加入频率为同频率w的微弱正弦波电信号后，具体形式变为，

$\left\{\begin{array}{c}\stackrel{\·}{x}=a(y-x)+\mathrm{gv}\\ \stackrel{\·}{y}=(b-a)x-\mathrm{xz}+\mathrm{hy}+w\\ \stackrel{\·}{z}=\mathrm{xy}-\mathrm{cz}\\ \stackrel{\·}{u}=v\\ \stackrel{\·}{v}=-\mathrm{dv}-u^3+e\cos \left(w\right)+q\sin \left(w\right)\\ \stackrel{\·}{w}=\mathrm{fxv}\end{array}\right.$

通过调节8个Duffing-Chen系统的各个参数，使8个Duffing-Chen系统对应电路的频率各不相同，并且使各个系统在加入与余弦信号相同频率的幅值q大于10^-6V电压的微弱正弦波电信号后，8个Duffing-Chen电路各自的编号为x、y、z、u、v的5个变量输出的电压将分别从混沌波形转变为大周期波形。

Claims (3)

1.一种基于Duffing-Chen混沌系统的弱信号并联通信的方法，其特征在于，所述方法步骤如下：

a、制造8个编号为ABCDEFGH的正弦波电波发射器、8个编号为abcdefg正弦波电波接收器和8个频率各不相同的Duffing-Chen电路，正弦波电波发射器和正弦波电波接收器的编号一一对应，每个正弦波电波发射器和对应的正弦波电波接收器组成一组发射接收器，每一组发射接收器用同样频率无线电信号发射和接收信息；8个编号为abcdefg正弦波电波接收器分别与各自的Duffing-Chen电路连接，每个Duffing-Chen电路的编号为x、y、z、u、v的5个变量输出电压波形为混沌波形；

b、选择几个正弦波电波发射器向各自对应的正弦波电波接收器发送频率不相同的微弱正弦波电信号；

c、不同频率的微弱正弦波电信号经过一定时间和介质的传播被相应的正弦波电波接收器所接收，正弦波电波接收器将接收到的微弱正弦波信号作为输入信号引入与其连接的Duffing-Chen电路；

d、利用检测器对8个Duffing-Chen电路进行检测，若有Duffing-Chen电路的变量输出电压变为大周期波形，则代表该Duffing-Chen电路连接的正弦波电波接收器接收到一个规定频率的微弱正弦波电信号；反之，若Duffing-Chen电路的变量输出电压维持混沌波形，则代表该Duffing-Chen电路连接的正弦波电波接收器没有接收到一个规定频率的微弱正弦波电信号；

e、通过转换器将Duffing-Chen电路输出的大周期电压波形转换为5V电压输出，将其余Duffing-Chen电路输出的混沌电压波形转换为0V电压输出；再利用转换器，将8个输出的5V或0V电压转换成8位二进制数，保存到计算机数据库中，该8位二进制数供检验时使用；

f、将8位二进制数通过计算机软件编程处理后，转换成一个英文字母或阿拉伯数字，通过识别这个英文字母或阿拉伯数字进而完成一次英文字母或阿拉伯数字的传送。

2.根据权利要求1所述的一种基于Duffing-Chen混沌系统的弱信号并联通信的方法，其特征在于，所述的Duffing-Chen混沌系统，具体形式为：

$\left(\begin{array}{c}\stackrel{.}{x}=a(y-x)+\mathrm{gv}\\ \stackrel{.}{y}=(b-a)x-\mathrm{xz}+\mathrm{hy}+w\\ \stackrel{.}{z}=\mathrm{xy}-\mathrm{cz}\\ \stackrel{.}{u}=v\\ \stackrel{.}{v}=-\mathrm{dv}-u^3+e\cos \left(w\right)\\ \stackrel{.}{w}=\mathrm{fxv}\end{array}\right.$

式中：a、b、c、d、e、f、g是实常数；当选取特定的参数值a、b、c、d、e、f、g、h时，使事前规定的8个不同频率的Duffing-Chen电路的编号为x、y、z、u、v的5个变量输出电压为混沌波形；当加入频率为同频率w的微弱正弦波电信号后，具体形式变为，

$\left(\begin{array}{c}\stackrel{.}{x}=a(y-x)+\mathrm{gv}\\ \stackrel{.}{y}=(b-a)x-\mathrm{xz}+\mathrm{hy}+w\\ \stackrel{.}{z}=\mathrm{xy}-\mathrm{cz}\\ \stackrel{.}{u}=v\\ \stackrel{.}{v}=-\mathrm{dv}-u^3+e\cos \left(w\right)+q\sin \left(w\right)\\ \stackrel{.}{w}=\mathrm{fxv}\end{array}\right.$

通过调节8个Duffing-Chen系统的各个参数，使8个Duffing-Chen系统对应电路的频率各不相同，并且使各个系统在加入与余弦信号相同频率的幅值q大于10^-6V电压的微弱正弦波电信号后，8个Duffing-Chen电路各自的编号为x、y、z、u、v的5个变量输出的电压将分别从混沌波形转变为大周期波形。

3.一种基于Duffing-Chen混沌系统的弱信号并联通信的方法，其特征在于：步骤e中，利用转换器，将5V电压信号转换为二进制数字1，将0V电压信号转换为二进制数字0。