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山东大学学报 (工学版) ›› 2019, Vol. 49 ›› Issue (3): 1-7.doi: 10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.601

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基于FPGA的四翼超混沌系统同步及其保密视频通信

薛薇(),谭东程,张妹,刘世龙   

  1. 天津科技大学电子信息与自动化学院, 天津 300222
  • 收稿日期:2018-12-04 出版日期:2019-06-20 发布日期:2019-06-27
  • 作者简介:薛薇(1963—),女,天津人,工学硕士,教授,硕士生导师,主要研究方向为非线性系统分析与控制及其应用. E-mail:kdyjsh2010@126.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金青年科学基金资助项目(11202148)

Four-wing hyperchaotic system synchronization and its secure video communication based on FPGA

Wei XUE(),Dongcheng TAN,Mei ZHANG,Shilong LIU   

  1. College of Electronic Information and Automation, Tianjin University of Science and Technology, Tianjin 300222, China
  • Received:2018-12-04 Online:2019-06-20 Published:2019-06-27
  • Supported by:
    国家自然科学基金青年科学基金资助项目(11202148)

摘要:

对广义增广Lü四翼超混沌系统进行分析,采用非线性控制同步方法实现该超混沌系统的自同步,理论分析所设计的非线性同步控制器的正确性和有效性。对该超混沌系统及其非线性控制同步进行FPGA硬件电路设计与实现,硬件试验结果和数值仿真结果及理论分析结果一致。提出一种基于该超混沌系统非线性同步的混沌掩盖保密视频通信方案,并对该保密通讯方案进行field programmable gate array硬件试验,试验结果表明:该保密通信方案有效、可行,并具有良好的保密性。

关键词: 超混沌, 保密通信, 同步, FPGA, 实现

Abstract:

A four-wing generalized augmented Lü hyperchaotic system was analyzed, and the self-synchronization of the hyperchaotic system was realized by the method of nonlinear synchronous control. The correctness and validity of the nonlinear synchronous controller were theoretically analyzed. The design and implementation of FPGA hardware circuit for the nonlinear synchronous control hyperchaotic system were carried out. The results of hardware test were consistent with those of numerical simulation and theoretical analysis. A chaotic masking secure video communication scheme of the hyperchaotic system based on nonlinear synchronization was proposed, and the FPGA hardware experiment of the secure communication scheme was carried out. The FPGA hardware test results showed that the secure communication scheme was effective and feasible, and had a good security.

Key words: hyper-chaos, secure communication, synchronization, FPGA, implementation

中图分类号: 

  • TP29

图1

系统(1)的相图"

图2

系统(1)随参数b变化的Lyapunov指数谱图"

图3

yi=xi(i=1, 2, 3, 4)的同步曲线"

图4

FPGA实现同步系统的RTL原理图"

图5

FPGA实现同步系统占用资源情况"

图6

广义增广Lü超混沌系统电路中混沌吸引子的FPGA实现结果"

图7

FPGA实现同步系统的同步曲线"

图8

基于系统(1)非线性控制同步的混沌掩盖保密视频通信原理图"

图9

系统原理框图"

图10

混沌掩盖保密视频通信FPGA电路试验结果"

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