2.1.3　亟待解决的问题

本章针对常见混沌振子在微弱信号检测中的不足以及Duffing混沌振子在混沌理论研究领域的单一性，拓展并验证VPD混沌振子复杂混沌特性在微弱信号检测中的可行性，并利用VPD混沌振子对特定频率微弱信号敏感且对噪声具有相对免疫力的特点，研究基于VPD混沌振子的微弱信号检测系统，并探索基于忆阻器的VPD混沌振子的电路实现。

基于微弱信号特点以及混沌振子特性的综合研究，本章旨在首先指出目前基于VPD混沌振子的微弱信号检测方法尚未解决的问题：

问题1：实现不同频率不同相位信号的检测。Van der Pol-Duffing混沌振子有着复杂的混沌特性，只有在特定参数的设定下，该混沌振子才具备微弱信号检测的机理，意味着该微弱信号检测方法是针对特定小频率信号的检测，频率不同或过大时会导致VPD混沌振子响应时间变长而无法出现大尺度周期状态，以致无法检测待测信号。然而实际工程应用中的信号频率是不尽相同的，不满足传统VPD混沌振子检测方法所适用的频率范围。这就需要对传统的VPD混沌振子检测模型进行改进以适用于实际工程信号的检测。

问题2：精确测定混沌系统状态阈值以及准确判别混沌系统运动状态。基于VPD混沌振子的微弱信号检测系统，检测的精确度取决于混沌系统状态转换阈值的确定以及对系统状态转换判断的准确度。传统的VPD混沌振子微弱信号检测方法中阈值的确定和状态的判别多是采用相图观察法或Lyapunov指数法。相图观察法通过肉眼观察混沌系统相图进行判断，方法简单但误差较大；Lyapunov指数法则通过计算VPD混沌振子的相关特性参数进行判断，准确度有所保证，但计算量大、耗时长。因此，如何精确测定混沌系统状态阈值以及准确判别混沌系统运动状态存在一定的难度。(https://www.daowen.com)

问题3：噪声免疫特性的相对性。混沌系统对噪声具有免疫能力，是指当系统处于混沌或大周期状态时加入相对剧烈的噪声不会影响系统的状态转换，而不是指噪声对系统没有任何影响。当噪声强度较小时，系统的状态转换基本不受影响，但当噪声增加到一定强度时，转换的阈值将会随噪声强度的增加而发生偏移，这样势必会对强噪声背景下的微弱信号检测带来误差。因而，十分有必要对VPD混沌振子检测模型的抗噪声性能进行研究及改善。

问题4：实际工程应用对象及电路实现。基于混沌振子特性以及利用混沌振子系统检测微弱有用信号是混沌理论与应用的一个重要分支，混沌振子应用于微弱信号检测是目前信号检测技术的一个热门问题，正处于探索实验中的一种时域检测方法，还没有建立一个完备的理论系统和应用方法，其大部分的研究停留于计算机仿真和理论计算中，在实际工程领域局限性较大。因此，找寻一个实际工程应用点和将混沌振子在微弱信号检测中的实现设计成实际电路是有必要的。

以上难点都是检测过程中有待解决的问题。因此本书旨在建立一种对噪声具有免疫特性的VPD混沌振子检测模型，该模型应具有对系统周期状态或混沌状态的准确判别能力和对混沌系统状态阈值的精确确定能力，能有效检测强噪声背景下极其微弱的信号；最后设计一个复杂度低、信噪比高、普遍性强的基于VPD混沌振子的微弱信号检测系统。本章的后续部分将重点介绍作者针对上述问题所做的工作。