Problemas en la aplicación de métodos numéricos de uno y varios pasos a osciladores caóticos para implementación en FPGA
Autores: Guillén-Fernández, Omar; Moreno-López, María Fernanda; Tlelo-Cuautle, Esteban
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Problemas en la aplicación de métodos numéricos de uno y varios pasos a osciladores caóticos para implementación en FPGA
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Osciladores caóticos
Implementación en FPGA
Métodos numéricos
Selección de paso de tiempo
Exponentes de Lyapunov
Recursos de hardware
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
Los osciladores caóticos han sido diseñados con sistemas integrados como arreglos de compuertas programables en campo (FPGAs) y aplicados en diferentes áreas de ingeniería. Sin embargo, la mayoría de los trabajos no detallan los problemas al elegir un método numérico y su implementación electrónica asociada. En este sentido, mostramos la implementación en FPGA de osciladores caóticos e hipercaóticos desde la selección de un método numérico de un paso o de varios pasos. Destacamos que un desafío es la selección del paso de tiempo para aumentar la frecuencia de operación. Los estudios de caso incluyen la aplicación de tres métodos numéricos de un paso y tres de varios pasos para simular tres osciladores caóticos y dos hipercaóticos. Los métodos numéricos proporcionan series temporales caóticas similares, que se utilizan en un analizador de series temporales (TISEAN) para evaluar los exponentes de Lyapunov y la dimensión de Kaplan-Yorke de los osciladores (hiper-)caóticos. Se eligen los osciladores que proporcionan exponentes más altos porque valores más altos significan que la serie temporal caótica puede ser más aleatoria para encontrar aplicaciones en comunicaciones seguras caóticas. Además, elegimos métodos numéricos representativos para realizar su implementación en FPGA, cuyos recursos de hardware se describen y cuentan. Se destaca que el método de Euler hacia adelante requiere los recursos de hardware más bajos, pero tiene menor estabilidad y exactitud en comparación con otros métodos de un paso y de varios pasos.
Descripción
Los osciladores caóticos han sido diseñados con sistemas integrados como arreglos de compuertas programables en campo (FPGAs) y aplicados en diferentes áreas de ingeniería. Sin embargo, la mayoría de los trabajos no detallan los problemas al elegir un método numérico y su implementación electrónica asociada. En este sentido, mostramos la implementación en FPGA de osciladores caóticos e hipercaóticos desde la selección de un método numérico de un paso o de varios pasos. Destacamos que un desafío es la selección del paso de tiempo para aumentar la frecuencia de operación. Los estudios de caso incluyen la aplicación de tres métodos numéricos de un paso y tres de varios pasos para simular tres osciladores caóticos y dos hipercaóticos. Los métodos numéricos proporcionan series temporales caóticas similares, que se utilizan en un analizador de series temporales (TISEAN) para evaluar los exponentes de Lyapunov y la dimensión de Kaplan-Yorke de los osciladores (hiper-)caóticos. Se eligen los osciladores que proporcionan exponentes más altos porque valores más altos significan que la serie temporal caótica puede ser más aleatoria para encontrar aplicaciones en comunicaciones seguras caóticas. Además, elegimos métodos numéricos representativos para realizar su implementación en FPGA, cuyos recursos de hardware se describen y cuentan. Se destaca que el método de Euler hacia adelante requiere los recursos de hardware más bajos, pero tiene menor estabilidad y exactitud en comparación con otros métodos de un paso y de varios pasos.