[发明专利]单参数鲁棒混沌信号源

说明书

技术领域

本发明涉及一种混沌信号源，具体是单个控制参数、且系统最大李雅谱诺夫指数和混沌轨迹动态范围线性可调的自治连续鲁棒混沌信号源。

背景技术

普通信号源可以产生波形各异的周期信号，已广泛应用于信息工程领域。周期信号的特点是便于调制与解调的同步，但不利于信息加密等特殊领域的要求。混沌信号具有内在随机性、初值敏感性、宽带、遍历性和有界性等特点，能够产生类似白噪声的宽带信号，因此混沌信号在信息加密、保密通信和混沌雷达等领域有着广泛的应用前景。混沌信号源是基于混沌应用的各类信息系统调制解调的重要组成部分，电路实现混沌信号动态范围和系统最大李雅谱诺夫指数线性可调、动力学特性具有混沌鲁棒稳定性的信号源具有重要的理论意义和应用价值。

自1963年美国麻省理工学院著名气象学家Lorenz提出第一个混沌系统以来，国内外众多学者提出并构造了大量的混沌系统。近十年来，Sprott等人基于穷举法借助计算机仿真技术找到了一类具有Jerk方程形式的低维混沌系统，其系统代数方程简单，非线性项形式多样，具有丰富的动力学特性，且电路易于实现。这些混沌系统一般在调节系统参数时动力学特性将会发生变化，即使在局部调节参数时系统的动力学特性变化不大，但也难以确保输出混沌信号的动态范围和系统最大李雅谱诺夫指数呈现线性变化。

已有的发明成果或文献成果报道了混沌信号源或混沌系统具有动态范围线性可调、且系统具有恒等最大李雅谱诺夫指数的动力学特性，但它们一般均是非自治混沌信号源或混沌系统。例如中国专利申请号为201010300420.3、名称为“动态幅度线性可调的混沌信号源”，它可实现混沌信号的动态范围线性可调，但它是一个非自治混沌信号源，激励直流信号的动态幅度增大，其输出混沌信号的动态幅度也随着增大，但系统最大李雅谱诺夫指数不能线性可调，且系统其它两个参数动力学范围较窄，不能获得较宽参数范围内的鲁棒混沌信号，因此，无法实现一个既动态范围线性可调、又系统最大李雅谱诺夫指数线性可调、且系统动力学特性具有混沌鲁棒稳定性的自治混沌信号源。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的缺陷而提供一种既动态范围线性可调、又系统最大李雅谱诺夫指数线性可调、且系统动力学特性具有混沌鲁棒稳定性的混沌信号源。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：包括X电路通道、Y电路通道和Z电路通道，X电路通道包括第一积分电路、设于第一积分电路前级的第一增益电路以及设于第一增益电路前级的第一减法器，第一积分电路的输出反馈到第一减法器的正端；Y电路通道包括第二积分电路、设于第二积分电路后级的第二增益电路、设于第二积分电路前级的第二减法器、设于第二减法器前级的第四增益电路以及设于第四增益电路前级的第一乘法器；第二积分电路的输出反馈到第二增益电路的输入端和反馈到第一减法器的负端；第二增益电路的输出端与第二减法器的负端相连；第一积分电路的输出反馈到第一乘法器的一端；Z电路通道包括第三积分电路、设于第三积分电路前级的第三减法器、设于第三积分电路后级的第三增益电路、设于第三减法器前级的第五增益电路以及设于第五增益电路前级的第二乘法器；第三积分电路的输出反馈到第三增益电路的输入端和反馈到第一乘法器的另一端；第三增益电路的输出端与第三减法器的负端相连；第一积分电路的输出分别反馈到第二乘法器的一端和另一端；第一、第二、第三积分电路分别输出三个状态变量x、 y、z；第一增益电路的增益为单参数a，第二增益电路的增益为2a，第三增益电路的增益为0.5a。

本发明的积极效果：

1、本发明实现了一个既动态范围线性可调、又系统最大李雅谱诺夫指数线性可调、且系统动力学特性具有混沌鲁棒稳定性的混沌信号源。该混沌信号源为含有两个二次非线性项的常系数微分方程形式的三维自治混沌系统，可产生拓扑结构较为复杂的混沌吸引子，随着线性调节参数的变化，混沌信号源生成的混沌吸引子的动态范围呈线性变化，且系统最大李雅谱诺夫指数也呈线性变化，具有无周期窗和阵发混沌等行为的混沌鲁棒性。