一種五維混沌系統(tǒng)及基于五維混沌系統(tǒng)的混沌信號(hào)發(fā)生器的制造方法
【專利摘要】一種五維混沌系統(tǒng)及基于五維混沌系統(tǒng)的混沌信號(hào)發(fā)生器，涉及信息加密領(lǐng)域。本發(fā)明的五維混沌系統(tǒng)占用數(shù)字電路乘法器數(shù)量少、實(shí)現(xiàn)簡單，呈現(xiàn)混沌的系統(tǒng)參數(shù)范圍大從而獲得復(fù)雜性的混沌信號(hào)，提高混沌信息加密的安全性。五維混沌系統(tǒng)用于輸出五路混沌信號(hào)并存在典型的混沌吸引子?；煦缧盘?hào)發(fā)生器中的FPGA用于生成五維混沌系統(tǒng)電路，F(xiàn)PGA的五路混沌信號(hào)輸出端分別連接第一路、第二路、第三路、第四路、第五路數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號(hào)輸入端；撥碼開關(guān)的一端連接電源，撥碼開關(guān)的另一端分別連接五路數(shù)模轉(zhuǎn)換器的供電端，五路數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的信號(hào)均為電壓信號(hào)?；煦缧盘?hào)發(fā)生器能提供具有多種變量組合形式的用于信息加密的具有良好的混沌特性五維混沌信號(hào)源。
【專利說明】一種五維混沌系統(tǒng)及基于五維混沌系統(tǒng)的混沌信號(hào)發(fā)生器【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于保密通信安全領(lǐng)域以及混沌數(shù)字通信領(lǐng)域的五維混沌系統(tǒng)及混沌信號(hào)發(fā)生器，涉及信息加密等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】 [0002]對(duì)混沌系統(tǒng)的構(gòu)造并分析研究是目前國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)課題?；煦缦到y(tǒng)主要有離散混沌系統(tǒng)和連續(xù)系統(tǒng)兩大類。對(duì)于離散動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)混沌化研究，在數(shù)學(xué)上已經(jīng)形成了一套嚴(yán)格的理論與方法，但對(duì)于連續(xù)混沌系統(tǒng)生成卻要困難些，欲生成完全新的混沌系統(tǒng)并非易事。離散混沌系統(tǒng)典型的有一維拋物映射(Logistic映射)和二維的Henon映射。連續(xù)混沌系統(tǒng)較多，典型的有廣義Lorenz系統(tǒng)族、Rossler系統(tǒng)、Chua系統(tǒng)、Sprott系統(tǒng)、Chen系統(tǒng)、LU系統(tǒng)、Liu系統(tǒng)、Qi系統(tǒng)等。近年來，為了構(gòu)建新的復(fù)雜的混沌系統(tǒng)，學(xué)者們或利用增加系統(tǒng)的維數(shù)和反饋來構(gòu)建新的高維混沌系統(tǒng)，或?qū)⒎謹(jǐn)?shù)階微分算子引入到非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)新的分?jǐn)?shù)階混沌系統(tǒng)，或利用多個(gè)低維混沌系統(tǒng)耦合來實(shí)現(xiàn)新的混沌系統(tǒng)，或基于Chua、Sprott和Jerk等系統(tǒng)中不存在平方項(xiàng)或交叉乘積項(xiàng)的情況下,利用新構(gòu)造的具有奇對(duì)稱并且參數(shù)可調(diào)的非線性函數(shù)來實(shí)現(xiàn)多渦卷或網(wǎng)格多渦卷混沌系統(tǒng)，或構(gòu)造多類新的偶對(duì)稱多分段函數(shù)實(shí)現(xiàn)基于廣義Lorenz系統(tǒng)族的多翅膀、嵌套式多翅膀或網(wǎng)格多翅膀的混沌系統(tǒng)；或利用變換系統(tǒng)參數(shù)或結(jié)構(gòu)(系統(tǒng)中的非線性項(xiàng))來實(shí)現(xiàn)新的切換混沌系統(tǒng)，或直接構(gòu)建新的混沌系統(tǒng)。對(duì)新混沌系統(tǒng)的構(gòu)建與分析進(jìn)一步豐富和完善了混沌理論，為混沌應(yīng)用提供了一些新的技術(shù)手段，從而促進(jìn)了混沌在自然科學(xué)、電子、通信以及其他工程應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展。具體的應(yīng)用比如:研制混沌信號(hào)發(fā)生器、高容量動(dòng)態(tài)信息存儲(chǔ)器、大容量分形電容器、混沌控制與反控制、信息加密、保密通信、故障診斷、信號(hào)檢測與處理等。在某些應(yīng)用中，混沌系統(tǒng)如果采用模擬器件實(shí)現(xiàn)，由于元器件參數(shù)的離散性(不嚴(yán)格匹配)等因素，使應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)很困難；現(xiàn)有技術(shù)中提供的混沌系統(tǒng)很難獲得滿足混沌加密的具有時(shí)變性、多樣性和復(fù)雜性的多維混沌信號(hào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種五維混沌系統(tǒng)及基于五維混沌系統(tǒng)的混沌信號(hào)發(fā)生器，該五維混沌系統(tǒng)占用數(shù)字電路乘法器數(shù)量少、實(shí)現(xiàn)簡單，并且呈現(xiàn)混沌的系統(tǒng)參數(shù)范圍大從而獲得復(fù)雜性的混沌信號(hào)，提高混沌信息加密的安全性?；谖寰S混沌系統(tǒng)的混沌信號(hào)發(fā)生器能提供具有多種變量組合形式的用于信息加密的混沌特性良好的五維混沌信號(hào)源。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是:
[0005]技術(shù)方案一:一種五維混沛系統(tǒng)，所述五維混沛系統(tǒng)用于輸出五路混沛信號(hào)，所述五維混沌系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型為:
【權(quán)利要求】
1.一種五維混沌系統(tǒng)，所述五維混沌系統(tǒng)用于輸出五路混沌信號(hào)，其特征在于，所述五維混沌系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型為:
2.一種五維混沌系統(tǒng)，所述五維混沌系統(tǒng)用于輸出五路混沌信號(hào)，其特征在于，所述五維混沌系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型為:
3.一種基于五維混沌系統(tǒng)的混沌信號(hào)發(fā)生器，其特征在于:所述混沌信號(hào)發(fā)生器包括電源電路、FPGA、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、ASP下載接口、JTAG下載接口、撥碼開關(guān)、第一路數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第二路數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第三路數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第四路數(shù)模轉(zhuǎn)換器和第五路數(shù)模轉(zhuǎn)換器；FPGA用于生成五維混沌系統(tǒng)電路，電源電路用于為FPGA和數(shù)模轉(zhuǎn)換器供電；時(shí)鐘電路用于為FPGA提供時(shí)鐘信號(hào)；復(fù)位電路用于將FPGA復(fù)位；FPGA上接有ASP下載接口和JTAG下載接口 ；FPGA的五路混沌信號(hào)輸出端分別連接第一路數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第二路數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第三路數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第四路數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第五路數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號(hào)輸入端；撥碼開關(guān)的一端連接電源，撥碼開關(guān)的另一端分別連接第一路數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第二路數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第三路數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第四路數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第五路數(shù)模轉(zhuǎn)換器的供電端，第一路數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第二路數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第三路數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第四路數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第五路數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端輸出的信號(hào)均為電壓信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于五維混沌系統(tǒng)的混沌信號(hào)發(fā)生器，其特征在于:利用FPGA生成的五維混沌系統(tǒng)電路包括:數(shù)字積分電路、內(nèi)部總線電路、浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算電路和輸出總線電路；數(shù)字積分電路包括多路復(fù)用數(shù)據(jù)選擇器、采樣間隔增益單元、階躍信號(hào)輸出單元和一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)并行加法器；多路復(fù)用數(shù)據(jù)選擇器用于混沌信號(hào)初始值和用于迭代運(yùn)算反饋數(shù)據(jù)的輸入；采樣間隔增益單元用于積分采樣間隔的設(shè)定；階躍信號(hào)輸出單元用于積分電路的時(shí)序控制；浮點(diǎn)數(shù)并行加法器用于對(duì)迭代結(jié)果進(jìn)行累加；內(nèi)部總線電路用于迭代運(yùn)算內(nèi)部數(shù)據(jù)的傳輸；浮點(diǎn)運(yùn)算電路用于混沌信號(hào)數(shù)學(xué)模型的描述，其中包括浮點(diǎn)數(shù)乘法器、浮點(diǎn)數(shù)并行加法器和浮點(diǎn)數(shù)增益單元；輸出總線電路用于迭代運(yùn)算以外數(shù)據(jù)的輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于五維混沌系統(tǒng)的混沌信號(hào)發(fā)生器，其特征在于:數(shù)字積分電路輸出的是對(duì)初始值Ini_Xl、Ini_X2、Ini_X3、Ini_X4、Ini_X5或反饋值積分后的數(shù)字信號(hào)，在內(nèi)部總線中傳輸，進(jìn)入到浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算電路，浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算電路對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的加法、乘法和增益運(yùn)算得到η時(shí)刻的數(shù)字混沌信號(hào)Xl (η)、Χ2 (η)、Χ3 (η)、Χ4(η)、Χ5 (η),η時(shí)刻的數(shù)字混沌信號(hào)經(jīng)輸出總線電路輸出，并同時(shí)將η時(shí)刻的數(shù)字混沌信號(hào)作為反饋值傳給數(shù)字積分電路進(jìn)行下一次的迭代運(yùn)算，得到下一時(shí)刻，即η+1時(shí)刻的數(shù)字混沌信號(hào) Xl (η+1)、Χ2 (η+1)、Χ3 (η+1)、Χ4 (η+1)、Χ5 (η+1)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3、4或5所述的一種基于五維混沌系統(tǒng)的混沌信號(hào)發(fā)生器，其特征在于:所述FPGA是Cyclone系列，型號(hào)為EP3C25E144C8。
【文檔編號(hào)】H04L9/00GK103634099SQ201310703540
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】康守強(qiáng), 朱建良, 王玉靜, 張建廣, 宋立新, 梁欣濤 申請(qǐng)人:哈爾濱理工大學(xué)