CN101848077A - 微分混沌系统信号发生装置及信号产生方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种能产生任意微分混沌系统并改变系统参数和系统计算初值的微分混沌系统信号发生装置，不通过非线性电路而产生混沌信号，包括系统输入模块，用于输入微分混沌方程；初值输入模块，用于输入微分混沌方程的计算初值；方程计算模块，接收系统输入模块和初值输入模块输入的微分混沌方程和计算初值，对微分混沌方程进行求解；以及信号输出模块，对所述解值模块求解所得的解值序列进行转换，获得仿真混沌信号，将仿真混沌信号进行D/A转换，输出模拟混沌电信号；本发明还提供一种微分混沌系统信号产生方法；可输入任意微分混沌方程，可产生多种微分混沌信号；可改变计算初始值和系统参数，体现混沌信号动力学特点。

Description

微分混沌系统信号发生装置及信号产生方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种微分混沌信号的发生装置及信号产生方法。

背景技术

混沌是非线性动力学系统所特有的一种运动形式，它广泛的存在于自然界，诸如物理、化学、生物、地质学，以及技术科学，社会科学等各种科学领域。到了90年代，混沌系统由于具有初值敏感性，参数敏感性引起更多专家注意。无论是在心理学、数学、物理学、化学、电子学、信息科学、还是天文学、气象学、经济学，甚至在音乐、艺术等领域，混沌都得到了广泛的研究及应用。

如公开号为CN101183929的中国发明专利申请公开说明书公开了一种产生多环绕线卷波的混沌电路及实现方法，又如公开号为CN1747377A的中国发明专利申请公开说明书也公开的一种涡卷混沌信号发生器及其使用方法，这些现有文献中记载的装置和方法虽然做出了实际电路，但用电路产生混沌信号，只能产生某种特定混沌系统的信号，由于不能得到精确的电路参数，很难得到理想的混沌信号，而且由于初值敏感和电路参数，所以电路调理及其复杂，产生多个系统混沌信号非常困难，实际应用价值较低；而如公开号CN1665179A的中国发明专利申请公布说明书提供了一种多螺旋混沌产生器，它只能产生一种特定的螺旋混沌信号。公开号为CN140412A的中国发明专利申请公布说明书提供了一种混沌信号产生以及混沌和噪声的辨识方法，但它不能改变混沌系统参数，也不能改变混沌系统计算初值。

发明内容

有鉴于此，为了解决上述问题，为此，本发明提出了一种能改变混沌系统参数和混沌系统计算初值的微分混沌系统信号发生装置，不通过非线性电路而产生微分混沌信号。

本发明的目的是这样实现的：微分混沌系统信号发生装置，包括

系统输入模块，用于输入微分混沌方程；

初值输入模块，用于输入微分混沌方程的计算初值；

方程计算模块，接收系统输入模块和初值输入模块输入的微分混沌方程和计算初值，对微分混沌方程进行求解；以及

信号输出模块，对所述解值模块求解所得的解值序列进行转换，获得仿真混沌信号，将仿真混沌信号进行D/A转换，输出模拟混沌电信号。

进一步，所述方程计算模块由LabVIEW提供的微分计算节点所述能产生混沌信号的微分方程进行数值求解；

本发明还提供一种微分混沌系统信号产生方法，包括如下步骤：

1)输入微分混沌方程；

输入微分混沌方程的计算初值；

2)利用计算初值通过微分计算节点对微分混沌方程进行求解；

3)对所述解值模块求解所得的解值序列进行转换，获得仿真混沌信号；

4)将仿真混沌信号进行D/A转换，输出模拟混沌电信号。

现对于现有技术，本发明的装置及方法具有如下优点：本发明不通过电路产生微分混沌信号，结构简单，易于实现；可输入任意混沌方程，产生多种微分混沌信号；可改变系统计算初始值，反映混沌信号的初值敏感性，体现混沌信号动力学特点，也大大增加了该信号发生装置的信号产生信号的种类。

本发明的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

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示出了微分混沌系统信号发生装置的结构示意图；

图2示出了实施例中一种信号产生的吸引子在示波器上的截图；

图3示出了实施例中一种信号产生的吸引子在示波器上的截图；

图4示出了实施例中一种信号产生的吸引子在示波器上的截图；

图5示出了实施例中一种信号产生的吸引子在示波器上的截图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

参见图1，微分混沌系统信号发生装置，包括：

系统输入模块，用于输入微分混沌方程；

初值输入模块，用于输入微分混沌方程的计算初值；

方程计算模块，接收系统输入模块和初值输入模块输入的微分混沌方程和计算初值，对微分混沌方程进行求解；

以及信号输出模块，对所述解值模块求解所得的解值序列进行转换，获得仿真混沌信号，将仿真混沌信号进行D/A转换，输出模拟混沌电信号。

本发明还提供一种微分混沌系统信号产生方法，包括如下步骤：

1)输入微分混沌方程；

输入微分混沌方程的计算初值；

2)利用计算初值通过微分计算节点对微分混沌方程进行求解；

3)对所述解值模块求解所得的解值序列进行转换，获得仿真混沌信号；

4)将仿真混沌信号进行D/A转换，输出模拟混沌电信号。

本实施系统输入模块和初值输入模块如图2所示，其输入的微分混沌系统的数学模型如下：

$\left\{\begin{array}{c}\stackrel{\·}{x}=4(y-x)+\mathrm{yz}\\ \stackrel{\·}{y}=10x-\mathrm{xz}\\ \stackrel{\·}{z}=\mathrm{xy}-0.5z\end{array}\right.$

输入计算初值：x₀＝0.1，y₀＝0.1，z₀＝0.1；

此时信号产生的吸引子如图2所示；

当输入的微分混沌系统的数学模型不变，计算初值改为：x₀＝100，y₀＝0.1，z₀＝0.1；

此时信号产生的吸引子如图3所示；

当计算初值不变，输入的微分混沌系统的数学模型改为：

$\left\{\begin{array}{c}\stackrel{\·}{x}=5(y-x)+\mathrm{yz}\\ \stackrel{\·}{y}=10x-\mathrm{xz}\\ \stackrel{\·}{z}=\mathrm{xy}-0.5z\end{array}\right.$

此时信号产生的吸引子如图4所示；

当输入的微分涡卷混沌系统的数学模型为：

$\left\{\begin{array}{c}\stackrel{\·}{x}=6.3(y-x)-9(-0.5x-0.15|x+1|+0.15|x-1\left|\right)\\ \stackrel{\·}{y}=0.7(x-y)+z\\ \stackrel{\·}{z}=-7y\end{array}\right.$

输入计算初值：x₀＝0.1，y₀＝0.1，z₀＝0.1；

此时信号产生的吸引子如图5所示。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，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。这样，倘若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 (3)

1.微分混沌系统信号发生装置，其特征在于：包括

系统输入模块，用于输入微分混沌方程；

初值输入模块，用于输入微分混沌方程的计算初值；

方程计算模块，接收系统输入模块和初值输入模块输入的微分混沌方程和计算初值，并对微分混沌方程进行求解；以及

信号输出模块，对所述解值模块求解所得的解值序列进行转换，获得仿真混沌信号，并对仿真混沌信号进行D/A转换，输出模拟混沌电信号。

2.如权利要求1所述的，微分混沌系统信号发生装置，其特征在于：所述方程计算模块由LabVIEW提供的微分计算节点对所述能产生微分混沌信号的系统方程进行数值求解。

3.微分混沌系统信号产生方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)输入微分混沌方程；

输入微分混沌方程的计算初值；

2)利用计算初值对微分混沌方程进行求解；

3)对所述解值模块求解所得的解值序列进行转换，获得仿真混沌信号；

4)将仿真混沌信号进行D/A转换，输出模拟混沌电信号。

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