1.主分量分析的混沌系统检测纳伏级微弱正弦信号的方法,其特征在于:包括以下步骤:S1:对待测混合信号进行零均值处理,计算其协方差矩阵以及特征值和对应的特征向量;
S2:将协方差矩阵的特征值按从大到小的顺序排序,提取混合信号中的主分量,构造该主分量对应的源信号,若是周期信号,舍弃该主分量;
S3:将步骤S2中已舍弃部分主分量的混合信号作为混沌系统的内置策动力,设置混合信号的增益,当混沌振子进入大尺度周期状态时,提取待测纳伏级正弦信号的频率;
S4:利用已测正弦信号的频率,构造混沌系统的内置策动力,根据混沌振子从临界周期状态到大尺度周期状态的跳变,提取待测纳伏级正弦信号幅值。
2.根据权利要求1所述的主分量分析的混沌系统检测纳伏级微弱正弦信号的方法,其特征在于:所述步骤S1具体包括:对于m个信号组成的待测混合信号x(m),对其进行零均值预处理后得到 对于协方差矩阵的求解,在实际中使用有限长的样本对其进行估计,即其中N为样本长度;当协方差矩阵在所使用的数据长度上不变化或者变化缓慢时,可使用滑动平均在线估计采样样本的协方差矩阵,即其中,η>0表示学习速率;(1-η)表示遗忘因子,根据信号的平稳性,η一般取0.01≤η≤
0.1;求出协方差矩阵 的特征值λ1,λ2,…,λm和对应的特征向量v1,v2,…vm。
3.根据权利要求1所述的主分量分析的混沌系统检测纳伏级微弱正弦信号的方法,其特征在于:所述步骤S2具体包括:S21:对步骤S1所计算的 的特征值由大到小排序为λ1≥λ2≥…λm,则为 的第一个主分量, 表示待测纳伏级周期信号所对应
的次分量;
S22:根据 判断该主分量对应的混合信号中的源信号 是否为周期信号,其中yk,k=1,2,…,m-1,表示第k个主分量;
S23:若 为周期信号,则舍弃对应的主分量和对应的特征值λk;若舍弃了n个特征值,那么根据保留下来的n-m个的特征值和特征向量构造混合信号则该混合信号不包含已舍弃主分量所对应的周期信号。
4.根据权利要求1所述的主分量分析的混沌系统检测纳伏级微弱正弦信号的方法,其特征在于:所述步骤S3具体包括:S31:对于微弱周期信号的混沌检测系统,Duffing振子系统是其典型代表,Duffing方程的形式为:
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其中,x-x为非线性恢复力;k为阻尼比;γcos(ωt)为内置策动力,其中ω和γ分别为频率和幅值;
S32:当待测信号的频率与周期策动力频率相等时,周期策动力幅值γ的变化会导致Duffing振子运动相态的变化;其中,存在一个阈值γd,当γ=γd时,Duffing振子系统进入临界周期状态,当γ继续增大时,系统进入大尺度周期状态;
S33:当把经步骤S2处理后的混合信号作为Duffing振子系统的周期策动力时,对该混合信号设置增益k,通过调节k的值使得振子进入大尺度周期状态,此时,振子的运动周期与混合信号中待测微弱正弦信号的周期相等,即获取待测信号的频率。
5.根据权利要求1所述的主分量分析的混沌系统检测纳伏级微弱正弦信号的方法,其特征在于:所述步骤S4具体包括:S41:首先,利用步骤S3测得的待测正弦信号的频率构建混沌系统的内置策动力,并通过调节内置策动力的幅值,使混沌振子进入临界周期状态,获得此时的阈值γd;
S42:然后,把待测混合信号加入到混沌检测系统,当待测正弦信号中的幅值与内置策动力幅值之和大于阈值γd时,混沌振子进入大尺度周期状态;
S43:最后,再次调节内置策动力的幅值,使混沌振子重回临界周期状态,此时得到另一个阈值γz,则γd与γz的差值即为待测正弦信号的幅值。