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基于混沌信号和噪声在相空间轨道的动力和几何特性，提出一种相空间重构的匹配追踪混沌去噪方法。该方法利用相空间重构产生与混沌信号微分同胚的相空间集，采用匹配追踪方法将信号分解为匹配信号结构的时频原子的线性和，达到无损去噪的目的。对Lorenz混沌系统模拟试验表明，该方法具有良好的去噪效果和计算收敛性。应用该方法于混沌相关光时域定位仪实际探测信号的测试，降低互相关旁瓣平均水平9．5394。