CN105827393A - Holmes-Duffing混沌***及FPGA数字电路 - Google Patents
Holmes-Duffing混沌***及FPGA数字电路 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105827393A CN105827393A CN201610356939.0A CN201610356939A CN105827393A CN 105827393 A CN105827393 A CN 105827393A CN 201610356939 A CN201610356939 A CN 201610356939A CN 105827393 A CN105827393 A CN 105827393A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- holmes
- chaos system
- duffing
- module
- chaos
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
- H04L9/001—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols using chaotic signals
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Security & Cryptography (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Complex Calculations (AREA)
Abstract
本发明提供一个Holmes‑Duffing混沌***及FPGA数字电路,构建了Holmes‑Duffing混沌***的无量纲状态方程,通过对连续时间混沌***作离散化处理,构建了混沌***的离散化方程,设计了外加周期激励信号模块,设计了基于DSP Builder的混沌***模块电路,构建了包括FPGA混沌***和D/A模块的硬件平台,硬件实验结果与理论分析和仿真结果一致,从而验证了该***的正确性、有效性和可行性。本数字电路采用的运算均为简单的逻辑和代数运算,结构简单,便于用硬件实现,可扩展性和灵活性强,成本相对低廉,能够广泛应用于硬件加密和混沌保密通信领域。
Description
技术领域
本发明涉及一个混沌发生***及FPGA数字电路,特别涉及一个Holmes-Duffing混沌***及FPGA数字电路。
背景技术
由于混沌动力***的动力学行为对初始参数的极端敏感性,利用混沌振子进行微弱信号检测和提取越来越受到人们的关注。近年来,利用Duffing振子参数敏感性检测微弱信号成为研究热点。自从Ueda等首先揭示出稳定Duffing方程存在混沌现象以来,人们对多种形式Duffing方程进行了大量的研究工作。
然而,从现有文献报道来看,Duffing混沌***的研究主要集中在理论研究方面,关于Duffing混沌电路实现的研究较少,尤其从实际数字电路中产生Duffing混沌吸引子并非易事。本发明用FPGA数字电路实现了Holmes-Duffing混沌***,在硬件加密、保密通信、微弱信号检测等领域有着广泛的应用前景及重要的应用价值。
发明内容
本发明提出一个Holmes-Duffing混沌***及FPGA数字电路,本发明的技术方案如下:
1.一个Holmes-Duffing混沌***及FPGA数字电路,其特征是在于,包括以下步骤:
(1)Holmes-Duffing混沌***的无量纲状态方程为:
其中,x,y为***的状态变量,***参数a=1,***参数b=1,阻尼系数c=0.2,外加周期激励信号的振幅d=38,外加周期激励信号的频率ω=0.6,***处于混沌状态。
(2)对式(1)连续时间混沌***作离散化处理,得到Holmes-Duffing混沌***的离散化方程为:
其中,AT为离散采样时间步长。
(3)采用DSPBuilder11.1开发平台,设计可便捷调整频率的外加周期激励信号模块。
(4)采用Matlab2011b开发平台,嵌入(S3)中的外加周期激励信号模块,实现Holmes-Duffing混沌***的数字电路。
(5)采用Altera公司生产的CycloneIIEP2C5T144C8FPGA芯片和AD9764D/A转换芯片,构建***的硬件平台。
所述的外加周期激励信号模块由常数模块、并行加法器、总线模块、延时模块、乘法器、正弦ROM查找表构成。
本发明的有益效果是:提出了一个Holmes-Duffing混沌***,并用FPGA数字电路进行了实验证明,硬件实验结果与理论分析和仿真结果一致,从而验证了该***的正确性、有效性和可行性。本数字电路采用的运算均为简单的逻辑和代数运算,结构简单,便于用硬件实现,可扩展性和灵活性强,成本相对低廉,能够广泛应用于硬件加密和混沌保密通信领域。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述:
图1为本发明优选实施例的DSPBuilder数字电路图;
图2为Holmes-Duffing混沌吸引子的计算机模拟结果;
图3为Holmes-Duffing混沌吸引子的硬件电路实验结果。
具体实施方式
下面结合附图和优选实施例对本发明作更进一步的详细描述,参见图1-图3。
1.一个Holmes-Duffing混沌***及FPGA数字电路,其特征是在于,包括以下步骤:
(1)Holmes-Duffing混沌***的无量纲状态方程为:
其中,x,y为***的状态变量,***参数a=1,***参数b=1,阻尼系数c=0.2,外加周期激励信号的振幅d=38,外加周期激励信号的频率ω=0.6,***处于混沌状态。
(2)对式(1)连续时间混沌***作离散化处理,得到Holmes-Duffing混沌***的离散化方程为:
其中,AT为离散采样时间步长。
(3)采用DSPBuilder11.1开发平台,设计可便捷调整频率的外加周期激励信号模块。
(4)采用Matlab2011b开发平台,嵌入(S3)中的外加周期激励信号模块,实现Holmes-Duffing混沌***的数字电路。
(5)采用Altera公司生产的CycloneIIEP2C5T144C8FPGA芯片和AD9764D/A转换芯片,构建***的硬件平台。
所述的外加周期激励信号模块由常数模块、并行加法器、总线模块、延时模块、乘法器、正弦ROM查找表构成。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并不用于限制本发明,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。如果本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (1)
1.Holmes-Duffing混沌***及FPGA数字电路,其特征是在于,包括以下步骤:
(S1)Holmes-Duffing混沌***的无量纲状态方程为:
其中,x,y为***的状态变量,***参数a=1,***参数b=1,阻尼系数c=0.2,外加周期激励信号的振幅d=38,外加周期激励信号的频率ω=0.6,***处于混沌状态。
(S2)对式(1)连续时间混沌***作离散化处理,得到Holmes-Duffing混沌***的离散化方程为:
其中,ΔT为离散采样时间步长。
(S3)采用DSPBuilder11.1开发平台,设计可便捷调整频率的外加周期激励信号模块。
(S4)采用Matlab2011b开发平台,嵌入(S3)中的外加周期激励信号模块,实现Holmes-Duffing混沌***的数字电路。
(S5)采用Altera公司生产的CycloneIIEP2C5T144C8FPGA芯片和AD9764D/A转换芯片,构建***的硬件平台。
所述的外加周期激励信号模块由常数模块、并行加法器、总线模块、延时模块、乘法器、正弦ROM查找表构成。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610356939.0A CN105827393A (zh) | 2016-05-27 | 2016-05-27 | Holmes-Duffing混沌***及FPGA数字电路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610356939.0A CN105827393A (zh) | 2016-05-27 | 2016-05-27 | Holmes-Duffing混沌***及FPGA数字电路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105827393A true CN105827393A (zh) | 2016-08-03 |
Family
ID=56531264
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610356939.0A Pending CN105827393A (zh) | 2016-05-27 | 2016-05-27 | Holmes-Duffing混沌***及FPGA数字电路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN105827393A (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106385311A (zh) * | 2016-09-08 | 2017-02-08 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于fpga的复混沌简化***的混沌信号发生器 |
CN111162769A (zh) * | 2019-12-03 | 2020-05-15 | 湘潭大学 | 一种双曲正切型忆阻Duffing混沌模型及电路 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101345615A (zh) * | 2008-08-05 | 2009-01-14 | 广东工业大学 | 基于fpga的混沌数字保密通信***的设计方法 |
CN102081359A (zh) * | 2011-02-11 | 2011-06-01 | 江西理工大学 | 基于DSP Builder的变时滞超混沌数字电路设计方法及电路 |
US20120226724A1 (en) * | 2011-03-01 | 2012-09-06 | King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) | Fully digital chaotic differential equation-based systems and methods |
CN103634099A (zh) * | 2013-12-19 | 2014-03-12 | 哈尔滨理工大学 | 一种五维混沌***及基于五维混沌***的混沌信号发生器 |
CN104901791A (zh) * | 2015-07-02 | 2015-09-09 | 马英杰 | 网格多涡卷混沌***及电路 |
CN105141411A (zh) * | 2015-09-09 | 2015-12-09 | 王春梅 | 一种不同变量的Lorenz型超混沌***自适应同步方法及电路 |
CN205049638U (zh) * | 2015-09-25 | 2016-02-24 | 皖西学院 | 一种高频微弱信号检测电路 |
-
2016
- 2016-05-27 CN CN201610356939.0A patent/CN105827393A/zh active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101345615A (zh) * | 2008-08-05 | 2009-01-14 | 广东工业大学 | 基于fpga的混沌数字保密通信***的设计方法 |
CN102081359A (zh) * | 2011-02-11 | 2011-06-01 | 江西理工大学 | 基于DSP Builder的变时滞超混沌数字电路设计方法及电路 |
US20120226724A1 (en) * | 2011-03-01 | 2012-09-06 | King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) | Fully digital chaotic differential equation-based systems and methods |
CN103634099A (zh) * | 2013-12-19 | 2014-03-12 | 哈尔滨理工大学 | 一种五维混沌***及基于五维混沌***的混沌信号发生器 |
CN104901791A (zh) * | 2015-07-02 | 2015-09-09 | 马英杰 | 网格多涡卷混沌***及电路 |
CN105141411A (zh) * | 2015-09-09 | 2015-12-09 | 王春梅 | 一种不同变量的Lorenz型超混沌***自适应同步方法及电路 |
CN205049638U (zh) * | 2015-09-25 | 2016-02-24 | 皖西学院 | 一种高频微弱信号检测电路 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106385311A (zh) * | 2016-09-08 | 2017-02-08 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于fpga的复混沌简化***的混沌信号发生器 |
CN106385311B (zh) * | 2016-09-08 | 2019-10-18 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于fpga的复混沌简化***的混沌信号发生器 |
CN111162769A (zh) * | 2019-12-03 | 2020-05-15 | 湘潭大学 | 一种双曲正切型忆阻Duffing混沌模型及电路 |
CN111162769B (zh) * | 2019-12-03 | 2023-07-25 | 湘潭大学 | 一种双曲正切型忆阻Duffing混沌模型及电路 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Sampath et al. | An eight-term novel four-scroll chaotic system with cubic nonlinearity and its circuit simulation | |
Tang et al. | A new nonlinear oscillator with infinite number of coexisting hidden and self-excited attractors | |
CN101867371B (zh) | 基于fpga的线性调频信号实现方法 | |
Lin et al. | Bubbling Solutions for the SU (3) Chern-Simons Model on a Torus. | |
CN105827393A (zh) | Holmes-Duffing混沌***及FPGA数字电路 | |
CN102723921B (zh) | 基于现场可编程门阵列的数字锁相放大实现方法及*** | |
Zang et al. | Generalized chaos synchronization of bidirectional arrays of discrete systems | |
Xi et al. | Generation and implementation of hyperchaotic chua system via state feedback control | |
Wang et al. | A new chaotic attractor around a pre-located ring | |
CN108737063B (zh) | 一种三维自治忆阻混沌电路 | |
Kuhlmann et al. | Comment on “Ordering of small particles in one-dimensional coherent structures by time-periodic flows” | |
CN103236920A (zh) | 一种改进的四维统一多翼混沌*** | |
Duane | Synchronization of extended systems from internal coherence | |
Pahuja et al. | CORDIC algorithm implementation in FPGA for computation of sine & cosine signals | |
CN102427348B (zh) | 频谱拓展的时钟发生器 | |
Tsyrulnikova et al. | Wave Analogs of Media Based on Phase Locked Loops | |
Shen et al. | Real-time weak signal detecting using FPGA-based duffing oscillator with auto-damping and high speed ADC | |
Bi et al. | Nonlinear dynamics of two-dimensional sinusoidal discrete map | |
Schaeffer | Slow decay for a linearized model of the solar wind | |
Wang et al. | Diverse structure synchronization of fractional order hyper-chaotic systems | |
Shi et al. | Implement Duffing Chaotic Theory on FPGA | |
Ibrahim et al. | 12-bit high speed direct digital frequency synthesizer based on pipelining phase accumulator design | |
Jiang et al. | Design of a ROM-less direct digital frequency synthesizer on FPGA | |
Wenpeng et al. | On the Smarandache function and square complements | |
Wu et al. | Research Article Hyperchaos in a Conservative System with Nonhyperbolic Fixed Points |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160803 |