[發明專利]三維混沌系統電路

在審

• 申請號: 201310743358.9
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN104753660A
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發明（設計）人: 閔富紅;邵書義;葛曹君
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: H04L9/00
• 分類號: H04L9/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 李媛媛

技術領域

本發明涉及的是三維混沌系統電路，屬于混沌信號發生器設計的技術領域。

背景技術

非線性科學是當今世界科學的前沿和熱點，涉及自然科學和社會科學的眾多領域，混沌問題可以說是非線性科學的核心問題之一。混沌作為一種復雜的非線性運動行為，在生物學、化學、工程學和信息學等領域得到了廣泛的應用。自從1963年描述湍流現象的Lorenz混沌系統被提出后，多種不同的混沌系統相繼被提出，而多數混沌系統的非線性項為兩個狀態變量相乘，對具有三個狀態變量相乘的混沌系統研究鮮少。

設計具有復雜非線性項的混沌系統，并將其整數階混沌系統擴展到分數階混沌系統，能夠準確地反映系統的動力學特性。進一步，通過改變混沌系統階數（即改變混沌系統電路單元結構），可以設計出不同階數的混沌系統電路。若將此類混沌系統電路應用到非線性電路的實驗教學中，能夠增加對非線性電路設計的直觀性，并且此類混沌系統電路在保密通信領域具有很好的應用前景。

發明內容

本發明的目的是提供六種混沌系統電路，其系統輸出的信號能夠應用在圖像隱藏、保密通信等領域中，并且該混沌系統電路可以應用于非線性電路教學實驗。

本發明采用的技術方案為：

三維混沌系統電路，由三個通道電路組成：第一通道電路由乘法器A1、乘法器A2、反相積分器U1A、以及電阻R13和R14組成，第二通道電路由乘法器A3、反相器U2A、反相器U3A、反相積分器U4A以及電阻R23、R24、R25、R26、R27和R28組成，第三通道電路由乘法器A4、反相器U5A、反相積分器U6A以及電阻R33、R34、R35和R36組成；第一通道電路的輸出信號反饋到輸入端，連接電阻R14作為一路輸入信號，該輸出信號還作為第二通道電路中乘法器A3的一路輸入信號，該輸出信號還連接乘法器A4作用于第三通道電路；第二通道電路的輸出信號反饋到輸入端，連接電阻R23作為一路輸入信號，該輸出信號還作為第一通道電路中乘法器A1的一路輸入信號，該輸出信號還連接乘法器A4作用于第三通道電路；第三通道電路的輸出信號連接電阻R36作用于第三通道電路，該輸出信號還作為乘法器A1和乘法器A2的一路輸入信號，該輸出信號還連接乘法器A3作用于第二通道電路。

所述反相積分器包括反相器和電路單元，當電路單元為單個電容時，三維混沌系統電路為整數階三維混沌系統電路；當電路單元，首先由電阻電容并聯電路與電容串聯，然后與電阻并聯組成時，三維混沌系統電路為分數階三維混沌系統電路。反相積分器的階數為0.95-1，形成六種混沌系統電路。第一通道電路中分數階反相積分器U1A輸出端為X信號；第二通道電路中分數階反相積分器U4A輸出端為Y信號；第三通道電路中分數階反相積分器U6A輸出端為Z信號。

本發明設計了新型分數階電路單元，成功實現了分數階階數為0.95至0.99的電路單元，并利用模擬電路實現了六種分數階混沌系統電路，此類混沌系統具有復雜的動力學行為，因此將該混沌系統應用在圖像加密、保密通信領域中，能夠提高隱蔽性、增強抗破譯能力。

附圖說明

圖1為本發明的原理電路圖；

圖2為整數階混沌系統電路圖；

圖3為分數階階數為0.95的混沌系統電路圖；

圖4為分數階階數為0.96的混沌系統電路圖；

圖5為分數階階數為0.97的混沌系統電路圖；

圖6為分數階階數為0.98的混沌系統電路圖；

圖7為分數階階數為0.99的混沌系統電路圖；

圖8為整數階混沌系統電路X-Y相平面圖；

圖9為分數階階數為0.95的混沌系統電路X-Y相平面圖；

圖10為分數階階數為0.96的混沌系統電路X-Y相平面圖；

圖11為分數階階數為0.97的混沌系統電路X-Y相平面圖；

圖12為分數階階數為0.98的混沌系統電路X-Y相平面圖；

圖13為分數階階數為0.99的混沌系統電路X-Y相平面圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施對本發明作進一步詳細說明。

本發明所涉及的數學模型如下：