[发明专利]一种哈密尔顿能量保守混沌信号发生器

说明书

本发明公开一种哈密尔顿能量保守混沌信号发生器。首先，该系统的散度为0且其李雅普诺夫指数关于横轴对称，说明该系统体积保守。其次，该系统哈密尔顿能量函数的导数为0，说明该系统哈密顿能量保守。另外，本发明提出的哈密尔顿保守混沌系统具有一条线平衡点及多稳态现象，且动力学行为复杂。最后，本发明设计了哈密尔顿能量保守混沌电路，其仅由7个TF347N型模拟运算放大器、5个模拟乘法器、4个电容、少量的线性电阻和固定电源组成。电路结构简单紧凑，使用元器件少，便于集成，可靠性高。所设计的电路实验结果与MATLAB数值分析结果一致。因此，本发明为工程应用提供了有效的电路模型，为该系统在保密通信、数据隐藏等方面的应用提供了技术准备。

技术领域

本发明提出一种哈密尔顿能量保守混沌信号发生器，属于混沌信号发生器设计技术领域。

背景技术

当今世界互联网发展迅速，信息传播量剧增，因而关于信息的安全问题越来越受人们重视。随着混沌理论研究的逐渐深入，混沌系统在保密通信领域的应用越来越广泛。混沌是一种不规则运动，具有初值敏感性、遍历性和伪随机性等特点，有长期不可预测性。目前大部分保密通信领域研究的混沌系统是耗散系统。基于耗散混沌系统的加密算法具有固定吸引子等原因容易被攻击者通过空间重构对其进行破解，严重影响到公共信息的安全问题。而保守混沌系统具有随机性强、遍历性好、时间序列复杂等特点。所以，将其应用于保密通信中会更加难以预测，可有效提高保密通信系统的抗破译能力和安全性。本发明提出一种基于哈密尔顿能量保守混沌系统的信号发生器，该系统具有更严格意义上的保守特性。将其应用到保密通信领域，可有效改善现有耗散混沌系统的缺陷。另外，本发明提出的哈密尔顿保守混沌系统也具有多稳态现象，即在系统参数固定的情况下选取不同的初值时，会出现不同的动态，比如：周期、拟周期、混沌等，具有丰富的动力学行为。因此，本发明提出的哈密尔顿能量保守混沌系统应用于保密通信技术、数据隐藏等领域中，可以有效提高系统的保密性能。

发明内容

本发明的目的是提出一种哈密尔顿能量保守混沌信号发生器及其模拟电路实现，为今后研究提供实验基础。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种哈密尔顿能量保守混沌信号发生器，其特征在于：

1、与已知的混沌系统数学模型相比，该混沌系统具有以下特点：

(1)该系统属于更严格意义上的保守混沌系统，既满足体积保守又满足能量保守。

(2)该系统具有多稳态特性。

(3)该系统具有一条线平衡点，且动力学行为复杂。

2、该系统的模拟电路实现具有以下特点：

所述哈密尔顿能量保守混沌信号发生器的电路实现包括四条支路，包含乘法器，反相积分求和运算电路，反相放大电路。本发明中所采用的电阻及电容均为线性。所有运算放大器的同相端都接地，电源负端口接-15V电压，电源止端口接15V电压。该哈密尔顿能量保守混沌信号发生器电路由四条支路构成一个封闭反馈系统，其中包含7个模拟运算放大器U1A、U1B、U2A、U2B、U3A、U3B、U4A，5个模拟乘法器A1、A2、A3、A4、A5，四个电容C1C2、C3、C4，一个-1V的固定电源，15个电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15组成，该电路结构简单紧凑，使用元器件少，便于集成，可靠性高。

本发明的有益效果是：首先，该信号发生器的系统是更严格意义上的保守混沌系统，相对于耗散混沌系统来说，保守混沌系统在保密通信中的应用更加有效。其次，该系统具有多稳态特性，在相同系统参数情况下，取不同的初值该系统会呈现不同的状态，具有复杂的动力学行为。最后，本发明所设计的电路与普通的混沌电路实现相比，采用元器件少，电路结构紧凑，便于集成，对混沌信号发生器电路实际设计来说具有重要的意义。

附图说明