状态变换扩展卡尔曼平滑算法在AUV水下航迹修正中的应用

水下自主潜航器(AUV)在水下勘测过程中常采用定期上浮的方式利用卫星定位信息(GNSS)校正惯性/多普勒测速仪(SINS/DVL)组合导航造成的位置误差,并通过平滑算法校正之前计算的水下航迹。针对AUV上浮前的水下航迹矫正问题,提出一种基于计算地理坐标系的状态变换扩展卡尔曼平滑算法(STEKF-RTS)。首先推导状态变换扩展卡尔曼滤波器的系统误差状态方程,并分别以GNSS信息和DVL速度为观测信息构建量测方程,以此系统模型进行前向滤波。完成前向滤波后,即潜航器上浮GNSS校正完成后,采用RTS平滑算法对水下航行阶段的航迹进行修正。实验结果表明,STEKF相较于EKF能减缓位置误差积累,STEKF-RTS相比EKF-RTS平滑算法能够进一步有效校正航线误差,1 h上浮时间间隔情况下,勘测航迹精度可控制在0.5%D以内。     

基于图像重组和比特置乱的多图像加密

针对现有多图像加密算法只能同时加密多张同类型同大小的图像,适用范围不广、实用性差等问题,提出一种基于图像重组和比特置乱的多图像加密算法.该算法通过将任意数量、不同大小和不同类型的图像重新组合成新多灰度图,一次完成同时加密,极大提高了加密效率和适用范围.首先,依次提取所有待加密图像像素值重新组合出N张m×n新灰度图,并将其转化成m×n×8N二进制矩阵.然后,采用3D比特置乱方式,对高位页进行行列比特置乱,低位页进行整页比特置乱.最后,进行异或扩散操作,得到密文图像.高低位分开置乱提高了算法的抗噪声能力,最终密文信息熵达到7.999以上,很好地掩盖了明文的统计特性.构造一种新型Logistic与广义三阶Fibonacci级联的混沌系统产生随机序列,增加了初值和控制参数范围,扩大了密钥空间,使其达到8×10^84以上,极大地提高了抗穷举攻击能力.既提高了序列随机性,又同时保留了低维混沌系统的快速性.结合明文哈希值(SHA-256)产生密钥,明文像素值发生微小改变后密文像素值变化率达到0.996以上,极大地提高了的明文敏感性和算法抗选择明文攻击的能力.实验分析表明,提出的多图像加密算法安全性高、实用性强.     

Global Chaos Synchronization between Two New Different Chaotic Systems via Active Control

We present chaos synchronization between two new different chaotic systems by using active control. The proposed controller ensures that the states of the controlled chaotic response system asymptotically synchronizes the states of the drive system. Numerical simulations are shown to verify the result.     

基于Terminal滑模的有限时间混沌同步实现

提出了混沌同步有限时间实现问题，将Terminal滑模控制技术与混沌同步问题相结合，把同步问题视为响应系统的跟踪问题，给出了由线性滑模函数引入非线性项构造Terminal滑模面的充分条件，以及相应Terminal滑模控制器.以主从Duffing系统为例研究验证同步策略的可行性和有效性. 关键词： Terminal滑模 混沌同步 Duffing系统     

一种时延范德波尔电磁系统中的复杂行为(Ⅱ)——时空混沌图案动态

对于一个由线性无损传输线加非线性边界条件组成的简单无穷维电磁系统，应用行波理论确定了电压反射波的局部映射关系.数值仿真结果表明，当系统参数发生变化时，传输线沿线电压存在着非常丰富的时空非线性现象.通过描绘出空间振幅变化图和时空行为发展图，定性分析了传输线沿线电压的时空混沌图案动态，为研究和理解时空混沌提供了一种良好的可求解模型. 关键词： 图案 时空混沌 无穷维系统 时延范德波尔电磁系统     

混沌实验数据处理及仿真

大学物理实验中混沌实验大多采用观察现象的方法进行,本实验采用蔡氏电路(Chua s circuit)产生混沌行为.在观察不同初始值条件下出现的倍周期分岔、阵发混沌、奇异吸引子等相图及现象的基础上,通过对采集数据进行处理,对负电阻伏安特性进行分段线性拟合,用功率频谱法、计算机仿真方法(龙格-库塔数值积分法)对混沌现象进行描绘,将实验数据与非线性方程组的数值解相结合,呈现出混沌现象的本质.     

用自适应脉冲微扰引导混沌系统到周期解

用自适应脉冲微扰方法控制的系统的某个系统变量作为驱动,设计了一种自适应控制器方法对两个或多个响应混沌系统进行脉冲微扰,引导这些系统从混沌运动到低周期运动,实现同时控制多个混沌系统到不同的周期态. 当选择相同的自适应控制器输入变量实施脉冲微扰时,还可控制两个或多个混沌系统达到不同的周期态同步. 通过对R?ssler混沌系统的仿真研究证实了方法的有效性. 关键词： 混沌控制 系统参量 自适应控制器 脉冲微扰 周期态同步     

超混沌Chen系统和超混沌Rössler系统的异结构同步

用两种不同的方法--主动控制同步法和自适应控制同步法实现超混沌Chen系统和超混沌R(o)ssler系统的异结构同步,各自设计了不同的控制器,使得响应系统与驱动系统同步.当参数已知时,采用主动控制法,方法简单有效且不需要构造Lyapunov函数,实现同步的时间短;当系统参数未知或结构不确定时,基于Lyapunov稳定性理论,给出自适应同步控制器的系统设计过程和参数自适应律,使得系统达到同步同时识别未知参数. 数值模拟验证了两种方法的有效性.     

Phase Synchronization in Electrically Coupled Different Neuronal Pacemakers with the Chay Model

We study the phase synchronization in different electrically coupled neuronal pacemakers with the Chay model. The numerical simulation results and the definition of the mean frequency show that phase synchronization is equal to the mean frequency locking. Nearly complete synchronization of different two coupled neuronal pacemakers is also investigated. It is shown that the cross-correlation of the membrane potential variables is suitable to judge the nearly complete synchronization.     

An Anti-Control Scheme for Spiral under Lorenz Chaotic Signals

The Fitzhugh-Nagumo (FHN) equation is used to generate spiral and spatiotemporal chaos. The weak Lorenz chaotic signal is imposed on the system locally and globally. It is found that for the right chaotic driving signal,spiral and spatiotemporal chaos can be suppressed. The simulation results also show that this anti-control scheme is effective so that the system emerges into the stable states quickly after a short duration of chaotic driving (about 50 time units) and the continuous driving keeps the system in a homogeneous state.