分数阶混沌系统动力学分析及其FPGA加密研究

发布时间：2020-12-24 01:52

　　分数阶混沌有很强的复杂性,它不仅与系统方程的非线性有关,而且与分数阶大小有关,这使得其成为信息安全和保密通信的一个非常重要的研究方向。FPGA可编程器件的电子系统设计开发简单,周期短,可重复编程,使得设计成本降低,灵活性和通用性提高。基于FPGA的硬件加密也成为信息安全领域的研究热点。本文首先对分数阶混沌系统相关理论进行了分析,构造了两个三维分数阶混沌系统,进而对分数阶混沌系统的动力学特性进行了深入分析;利用FPGA数字芯片对混沌系统进行了电路实现;设计了基于分数阶混沌的图像加密方法,并利用FPGA硬件平台实现了分数阶混沌视频加密。本文的主要工作如下:(1)首先介绍了分数阶微积分的基本概念及历史背景,然后从吸引子相图、李雅普诺夫指数图、分岔图等对分数阶Liu系统和分数阶四翼混沌系统进行了动力学特性分析;最后通过拓扑马蹄分析分别对两个系统进行了严格的证明。(2)利用Altera的Cyclone IV系列FPGA开发板物理实现了两个分数阶混沌系统,为分数阶混沌系统的工程应用提供了硬件支持。(3)研究了分数阶混沌图像加密的方法,并对其进行视频加密实现;利用Quartus II15.0开发环境... 

【文章来源】：天津理工大学天津市

【文章页数】：56 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

Matlab/Simulink、DSPBuilder和QuartusII进行设计的流程图

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图 3-3 分数阶 Liu 混沌子系统的模型结构图为了方便设计，对混沌系统进行了坐标平移，这并不改变系统的动态特性。图x_out 模块为数据位数截取模块，其用于对输出数据指定位数的截取。为了9764 的 14 位位宽，混沌系统仿真的 25 位输出被截取为 14 位。图 3-3 是一个子构模型。仿真成功后，把模型文件转换为 VHDL 代码程序，并用 Quartus II 对 VHDL 语行分析综合、仿真、编译下载，在 Altera 的 DE2-115 开发平台上实现该分数统。然后采用 AD9764 高速数模转换芯片对 FPGA 芯片输出的数字信号进行了，通过示波器显示该分数阶混沌系统的吸引子，如图 3-4 所示。实验平台如图


本文编号：2934748