探测技术是一种渗透到生活生产方方面面的技术。国家高度重视其发展，投入了大量资金支持相关领域的研究。然而在探测技术的具体应用中，有时会不可避免地出现对弱信号进行检测的需要，因为信号能量在传播过程中会不断耗散，环境中的噪声又不可完全消除。探测性能会受到低信噪比的影响而下降。因此需要一种具备弱信号检测能力的探测方法，来提高在低信噪比下的探测精度，从而提高探测的有效距离。本文利用混沌振子的初始条件敏感性和对短暂扰动相对免疫的特性，提出了一种基于混沌信号的测距方法。文中Duffing振子被用于降低噪声影响，因为它在表达式中含有与超声波波形一致的正弦项，并且该正弦项的幅度值影响着整个混沌系统的动态特征。广义Floquet指数作为Duffing振子动态特征的表征量之一，与其驱动力之间具有一定映射关系。此方法利用“测距信号——Duffing振子动态特征——广义Floquet指数”三者之间的联系，将测距信号引入Duffing振子中，再从中恢复测距所需参数，通过混沌信号对随机扰动的抑制作用减小噪声影响，从而达到提高测距精度，增加测距范围的目的。根据不同的观测模型，传统测距方法与基于混沌信号的测距方法的精度的理论极限被推导得到。通过对比可知，基于混沌信号的测距方法在同样信噪比情况下，误差小于传统测距方法。在传统测距方法与基于混沌信号的测距方法的仿真对比中也得到同样结论。为了进一步验证所提出算法的可行性，有效性和实用性，作者利用现场可编程门阵列、数模转换器、功率放大器、换能器、示波器等装置搭建了一个超声波测距实验平台。采集到的数据由计算机进行处理。实验中，本测距方法与传统的软门限法与硬门限法进行了比较。结果表明，本文所提出的基于混沌信号的测距方法在测距精度，测距范围与噪声抵抗力方面都要优于传统门限测距法。