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(1.水声对抗技术重点实验室,广东 湛江 524022；2.91388部队,广东 湛江 524022)

采用混沌理论进行微弱线谱检测是目前信号检测研究中的一个热点[1-2]。仿真发现，功率较大的纯噪声在一定的概率下使得混沌系统的临界状态发生相变，从而使混沌检测方法失效[3]。因此，在混沌检测方法之前进行信号互相关处理以提高输入信号的信噪比是对单一混沌检测方法的改进。互相关处理方法中要求参考信号与待测信号具有相同的频率[4]，而待测信号频率事先是未知的，因此参考信号的确定在实际信号处理中是不易实现的。本文采用自相关的方法提高信号的信噪比，然后将自相关信号输入到混沌系统中，根据混沌系统相轨迹的变化进行弱信号检测，并提出利用相轨迹的内径来确定混沌系统状态及内置信号阈值。该方法较基于Lyapunov指数[5]及Melnikov函数[6]判据的方法实现更直观简单。仿真结果还表明，该方法可用来检测任意初相位的微弱线谱信号。

1 微弱线谱检测的自相关方法

假设待测微弱信号x(t)为

x(t)=s(t)+n(t)=acos(ωt+ψ)+n(t)

(1)

式中：s(t)——正弦信号；

ψ——[0,2π]间的任一值；

a——s(t)的幅度；

n(t)——噪声。

x(t)的自相关信号Rxx(τ)为

(2)

式中：Rsn(τ)——信号与噪声之间的互相关；

Rnn(τ)——噪声自相关。

对于理想的高斯白噪声，当取样时间无限长时，Rsn(τ)=0且Rnn(τ)=0(τ≠0)。理想状态下，当τ≠0时，自相关的结果将为与原信号频率相同的正弦信号。

但在实际中，由于噪声并不一定为白噪声且取样时间有限，因此自相关结果中仍含有噪声，但相对原信号提高了信噪比。

信噪比为-20 dB的含噪信号及其自相关函数见图1。……