改进型混沌系统的研究及其电路实现

发布时间：2017-08-01 01:13

  本文关键词：改进型混沌系统的研究及其电路实现

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【摘要】：自Lorenz发现混沌运动以来,混沌理论得到了广泛的关注,混沌信号因其所具有的伪随机性、遍历性、连续宽带频谱性和类噪声性等特点,在保密通信、波形掩盖、图像加密等领域得到越来越多的应用。本文主要对混沌理论进行初步研究,设计并实现了改进型的混沌方程组,及产生随机序列的混沌数模混合系统。本文首先介绍了混沌的基本理论,包括了多个混沌系统的动力学特性参数,从这些特性参数的角度出发,着重列举了几个经典的混沌系统。其次基于原有的经典系统,提出了在方程组中添加非线性项的思路,并通过分岔图、Lyapunov指数、混沌吸引子等多种动力学特性来验证新系统的混沌性,并发现和分析了新系统的幅度和频率控制特性。然后运用模拟和数字电路两种方式实现提出的改进型混沌方程,模拟电路是基于Multisim仿真和实际电路的搭建,数字电路是基于FPGA的程序编写和硬件开发板调试,两种方式最终都成功实现了混沌吸引子波形图,且电路实验结果与数值仿真一致。最后提出了一种数模混合的混沌系统,通过Matlab的仿真和实际电路的设计,成功产生了随机序列并通过了Nist随机性指标测试,验证该系统是一种高速可靠的随机序列发生器。
【关键词】：混沌系统 动力学特性 FPGA 数模混合
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O415.5;TN702
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 一. 绪论7-13
• 1.1 课题背景7-8
• 1.2 混沌理论的研究现状及应用8-11
• 1.2.1 混沌理论的通信应用8-10
• 1.2.2 混沌理论的电路实验应用10-11
• 1.3 本文的主要工作和论文结构11-13
• 二. 混沌基本理论及经典混沌系统13-26
• 2.1 混沌的定义13
• 2.2 混沌的基本特征及描述方法13-16
• 2.3 典型的混沌系统16-21
• 2.3.1 离散迭代映射17-18
• 2.3.2 连续混沌系统18-21
• 2.4 典型混沌电路21-25
• 2.5 本章小结25-26
• 三. 改进型混沌系统的设计与分析26-39
• 3.1 类CHEN系统的设计与分析26-30
• 3.1.1 类Chen系统方程的设计26-27
• 3.1.2 类Chen系统的动力学特性27-30
• 3.2 改进型混沌系统族的设计与分析30-38
• 3.2.1 改进型混沌系统族的设计30-31
• 3.2.2 混沌系统族的动力学特性31-36
• 3.2.3 系统的幅度和频率控制36-38
• 3.3 本章小结38-39
• 四. 混沌系统的电路实现方法39-58
• 4.1 混沌系统的模拟实现39-48
• 4.1.1 模拟电路组成单元39-42
• 4.1.2 混沌系统的模拟电路仿真42-45
• 4.1.3 模拟电路的实际实现45-48
• 4.2 混沌系统的数字实现48-57
• 4.2.1 FPGA的原理及设计流程48-51
• 4.2.2 基于FPGA的欧拉算法实现51-52
• 4.2.3 基于FPGA的混沌信号硬件实现52-57
• 4.3 本章小结57-58
• 五. 基于数模混合的混沌映射的实现58-76
• 5.1 数模混合混沌映射的结构及性能分析58-59
• 5.2 基于RC振荡电路的数模混合混沌系统59-66
• 5.3 基于耦合LOGISTIC映射的随机序列发生器66-68
• 5.4 测试结果与性能对比68-72
• 5.5 设计实现随机序列发生器72-75
• 5.6 本章小结75-76
• 六. 总结与展望76-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-82
• 附录82

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本文编号：601907