本论文采用基于非线性动力学的信号处理方法进行了水声的信号的分析和处理,研究了水声信号的非线性动力学模型的参数和特征。 本论文首先对非线性动力学(主要是混沌动力学)的发展和基本理论、由观测时间序列去重构原动力系统的重构理论以及水声信号的非线性方面已有的研究状况作了介绍。 然后,本论文将局部线性预测的效果用于确定混沌信号的嵌入维,并对该方法的依据作了分析。对标准信号的仿真结果表明了该方法可以用来确定混沌信号的嵌入维,并用该方法对实测水声信号的嵌入维进行了计算。 接着,本论文研究了水声信号的特征提取,提出了三维联合预测方法,将联合预测结果用于水声信号的非线性特征的分析和提取,并提取了水声信号的数字特征,同时探讨了该非线性特征的形成原因。 我们发现了采集信号的滤波器的频谱特性对混沌信号的非线性特征有着重要的影响,不适当的滤波会导致混沌信号的非线性特征减弱或消失。本论文通过对标准混沌信号和实测水声信号滤波前后的联合预测结果对此作了说明,并且对滤波造成预测结果变化的原因作了分析。 最后,本论文对计算Lyapunov指数的方法中效果较好的Rosenstein方法作了改进,给出了较为实用的可变邻域的取法,并将最大Lyapunov指数用于加权预测。计算机仿真结果表明通过加权预测可以获得更加精确的预测。