憶阻器和憶感器模型及其在混沌電路與數(shù)字水印中的應用研究.pdf

1、1971年蔡少堂教授根據(jù)電路關系完整性提出了第四種基本元器件即憶阻器(Memristor)的存在與定義。隨后，2008年惠普實驗室在研究納米級TiO2薄膜時，證實了憶阻器的物理存在，引起了研究學者的廣泛關注，對憶阻器的發(fā)展起到了一定的推動作用。2009年對記憶元器件的概念進行了擴展，提出了憶感器(Meminductor)的概念。憶感器是一種新型的具有記憶特性的非線性電感，在非易失性存儲器、人工神經(jīng)網(wǎng)絡等領域具有廣闊的發(fā)展前景，因此憶感器

2、等記憶器件迅速成為新的研究熱點。目前對憶感器的研究仍處于起步階段，實際的物理器件尚未出現(xiàn)，因此對其進行研究具有前沿性的的意義。本文提出了一種新型的憶感器數(shù)學模型，并建立憶感器的等效電路模型來代替實際憶感器進行實驗驗證和應用研究?；趹浉衅髂Ｐ驮O計了一種新型的混沌振蕩系統(tǒng)，對混沌系統(tǒng)的動力學行為以及生成混沌序列的隨機性進行分析，將混沌加密應用到數(shù)字水印技術中，提出了基于DWT的數(shù)字水印算法，并在Android平臺上加以實現(xiàn)，設計了一款基于

3、 Android平臺的圖像數(shù)字水印嵌入提取的應用軟件。本文的主要工作可以概括為以下幾方面：
　　（1）在實際憶感器尚未出現(xiàn)的情況下，為研究憶感器的特性與應用，在HP憶阻器模型的基礎上提出了一種二次光滑型憶感器的數(shù)學模型。為了驗證硬件實驗的可行性，采用實際存在的運算放大器和乘法器對憶感器的等效電路模型進行設計，并對不同頻率、不同類型的電壓激勵信號（正弦波、方波以及三角波）下的憶感器電路模型進行了實驗驗證和仿真分析，結果顯示在不同激勵

4、下憶感器的磁通-電流關系均完全符合記憶元件特有的緊致滯回曲線特性。
　?。?）為了提取隨機性能良好的混沌序列，結合設計的新型憶感器模型構造了一種結構簡單、易于實現(xiàn)的憶感器混沌振蕩系統(tǒng)，并對系統(tǒng)的動力學行為進行研究與分析，其中包括利用系統(tǒng)耗散性和平衡點分析系統(tǒng)的不穩(wěn)定鞍焦點，利用Lyapunov指數(shù)譜、分岔圖以及動力學地圖等分析系統(tǒng)對分岔參數(shù)的依賴關系，利用吸引盆分析系統(tǒng)與初始值的關系。通過結果得出，相比其它混沌系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有豐富

5、的動力學特性、同質共存吸引子和不同質共存吸引子等特殊的性質。通過DSP技術對混沌振蕩器進行數(shù)字化處理，對產(chǎn)生的PN序列進行NIST隨機性測試，測試結果顯示其隨機性優(yōu)于傳統(tǒng)的 Logistic混沌映射。因此，憶感器混沌系統(tǒng)產(chǎn)生的PN序列可應用于通信加密領域。
　?。?）由于利用混沌序列對載體水印信息進行加密可有效消除載體信息的自相關性和提高水印信息的安全性，將混沌理論與數(shù)字水印技術相結合，以彩色圖像為載體平臺提出了一種基于混沌加密和