一种高精度混沌测量算法制造技术

本发明专利技术涉及一种高精度混沌测量算法，为一种更新的单驱动混沌测量电路，利用镜像恒流源的跟随作用，能有效减小系统参数的扰动，进而有效的提高混沌系统的测量精度；通过提出的高精度混沌技术测量算法来避开系统轨道的临界点，以增加混沌符号序列的稳定长度，来提高测量精度；根据高精度混沌技术测量算法对移位轨道的补偿算法，利用混沌符号序列来直接进行加、减、乘的运算，为实现混沌符号序列的卷积运算提供了理论基础。本发明专利技术的优点是：运用“高精度混沌测量算法”对测试数据进行修正达到最接近实际值，满足高精度测试要求。达到了主要技术指标。术指标。术指标。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度混沌测量算法


[0001]本专利技术涉及一种高精度测量技术，具体为一种高精度混沌测量算法。

技术介绍

[0002]混沌测量，从传统的工程观点来看，测量系统必须是稳定的，很难想象一个不稳定的混沌系统能进行精确的测量，可是生物体感观就是在混沌态实现高灵敏度信号检测的，其检测灵敏度远远超过现有的测量仪器，而且它们时刻经历细胞的生死和新城代谢，是一既不稳定的系统。这就提示人们要学会从非线性、非稳定的角度寻找解决问题的方法。然而不确定的系统也能够用于测量，利用混沌系统的初值敏感性和参数敏感性，人们就可以对微小变化的信号进行测量。当一信号发生微小的变动时，混沌轨道经过长时间的迭代，就会发生巨大的变化，利用这种变化，人们就可以测得这一微小的变动，并且能够达到很高的精度。相关的文献已经实现了采用单驱动混沌测量电路来进行小信号的测量，通过混沌测量电路的耦合来降低测量的噪声，提高测量精度，也有采用混沌测量电路测量频率的方法。
[0003]利用混沌测量理论可以实现小信号、温度、电阻电容等的测量。在理论上，这种混沌测量方法能够达到无限精度，但由于实际电路中系统参数不可避免的受到噪声扰动，而且系统对初值具有非常的敏感性，使得实际测量精度并不能得到理想的情况。从而如何降低系统噪声的影响便是人们开展研究课题的主要目标。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种高精度混沌测量算法，一种更新的单驱动混沌测量电路，利用镜像恒流源的跟随作用，能有效减小系统参数的扰动，进而有效的提高混沌系统的测量精度；通过提出的高精度混沌技术测量算法来避开系统轨道的临界点，以增加混沌符号序列的稳定长度，来提高测量精度；根据高精度混沌技术测量算法对移位轨道的补偿算法，利用混沌符号序列来直接进行加、减、乘的运算，为实现混沌符号序列的卷积运算提供了理论基础。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：一种恒流源四引线测量法，恒流源通过两根电流引线将测量电流I提供给被测电阻，数字电压表是通过两根电压引线来测量电流I在被测电阻上所形成的电压U
x
满足；具体为：
[0006]恒流源正常工作状态时，输出电流I
out
满足
[0007][0008]将公式(1)变化得出：
[0009][0010]由公式(2)得到：合理设置电阻R1、R
f
和R
s
的值，即获得所需的输出电流值，并能获得理想的效率。
[0011]本专利技术的另外一种技术方案：一种高精度混沌测量算法，为混沌测量电路即为恒
流式混沌测量电路；具体为：
[0012]当恒流式混沌测量电路开始工作时，首先由K3闭合，K1，K2断开，C电容充电使U
c
＝U
s
；
[0013]然后待周期为τ的脉冲序列δ中的一个脉冲到达逻辑电路G时，G的输出信号使K3断开,K2闭合，电容以I2开始放电；
[0014]当U
C
降为0时，比较器翻转，U
P
降由低电平变为高电平，此时逻辑单元G接受到比较起P的信号，使得K2闭合断开，K1闭合，开始以I1开始充电：
[0015]当下一个脉冲δ到来时，充电结束，只要适当调整I1，I2和τ就可以使电路处于混沌态；
[0016]对于RC充电过程，电容上的电压U
c
为
[0017][0018]对于RC放电过程，电容上的电压为
[0019][0020]根据公式(4)可得峰值点电1的迭代关系
[0021][0022]当1<|k1/k2|＝α≤1，公式(5)所示的法代关系是典型的混沌映射。
[0023]进一步的，假定有一初值x1，那么就有一条混沌轨道；利用符号动力学原理，可得到一串与峰值点对应的符号序列{ε(x1)}，初值为零的符号序列是010101
····
，求出x1和0之间的轨道距离：
[0024][0025]将公式(6)展开可知：
[0026]将公式(7)进行逆法代可得：
[0027][0028]将公式(8)进行n次的逆法代，便有如下结果
[0029][0030]则当n
→
∞时，公式(9)右边的后半部分便趋向于0则有：
[0031][0032]对比公式(9)与公式(10)，则可得到公式(11)
[0033]x1＝k1τxd(x1,0)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式(11)
[0034]所以只要从逻辑单元G中得到符号序列{ε(x
i
)}，就可以按公式(11)得到x1，这就实
现了对x1＝U
C
的测量。
[0035]本专利技术的优点是：运用“高精度混沌测量算法”对测试数据进行修正达到最接近实际值，满足高精度测试要求。达到了主要技术指标。对测量的基本原理，测量系统的构成以及初步实验结果的分析表明，这种基于混沌电路整体参数敏感性的测量方法具有结构简单、能够直接输出数字信号等优点。在被测量与输出信号间建立了一一对应的关系，避免了过多环节带来的不稳定因素，使得被测量与输出关系的唯一性较好，有利于同时提高测量精度和分辨率。因此这种检测方法可以在以下两个方面作进一步研究的，一方面是应用于高精度的测量；另一方面是设计基于混沌的新型智能传感器。
附图说明
[0036]图1为本专利技术的倒锯齿映射的测量应用示意图。
[0037]图2为本专利技术的恒流源四引线法测量的测量原理示意图。
[0038]图3为本专利技术的恒流式混沌测量电路示意图。
[0039]图4为本专利技术的恒流混沌电路的混沌轨迹示意图。
具体实施方式
[0040]本专利技术提出了基于混沌电路参数敏感性的信号检测方法，并分析了用倒锯齿映射来实现这种参数式检测应用的优点，即实现倒锯齿映射的电路结构比较简单，电路输出的符号序列与映射参数在零初值时能够排序。
[0041]利用混沌系统最显著的初值敏感性和参数敏感性创建新的测量原理和方法是一个全新的课题，在传统的检测方法中，测量系统包括了传感器、测量电路、信号调理电路、A/D转换器等。为了实现高精度的测量，必须保证各个环节都能稳定地工作。较多的环节使得整个测量系统的稳定性受影响，从而制约了测量精度的提高。
[0042]混沌系统的参数敏感性在混沌电路中表现为电路输出轨道对所有电路元件参数都是敏感的，因此混沌电路对环境温度的变化是相当灵敏的。
[0043]映射的符号动力学
[0044]利用混沌电路的参数敏感性进行测量首先要建立起元件参数与电路输出的符号序列的对应关系。对于一维混沌映射，
[0045]x
n+1
＝f(x
n
,k),x
n
∈[0,1]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0046]当初值x0一定时，每一个参数k都对应一条输出轨道
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种恒流源四引线测量法，其特征在于：恒流源通过两根电流引线将测量电流I提供给被测电阻，数字电压表是通过两根电压引线来测量电流I在被测电阻上所形成的电压U
x
满足；具体为：恒流源正常工作状态时，输出电流I
out
满足将公式(1)变化得出：由公式(2)得到：合理设置电阻R1、R
f
和R
s
的值，即获得所需的输出电流值，并能获得理想的效率。2.一种高精度混沌测量算法，其特征在于：引用权利要求1中的恒流源四引线测量法，高精度混沌测量算法为混沌测量电路即为恒流式混沌测量电路；具体为：当恒流式混沌测量电路开始工作时，首先由K3闭合，K1，K2断开，C电容充电使U
c
＝U
s
；然后待周期为τ的脉冲序列δ中的一个脉冲到达逻辑电路G时，G的输出信号使K3断开,K2闭合，电容以I2开始放电；当U
C
降为0时，比较器翻转，U
P
降由低电平变为高电平，此时逻辑单元G接受到比较起P的信号，使得K2闭合断开，K1闭合，开始以I1开始充电：当下一个脉冲δ到来时...

【专利技术属性】
技术研发人员：王子斌，李志强，郑德飞，王吴雨，
申请(专利权)人：江西扬声电子有限公司，
类型：发明
国别省市：