混沌在工程中的应用

介绍一此处理混沌的技术及混沌在工程中的应用     

超混沌振荡器的混沌耦合同步

提出了两种应用单变量单向混沌耦合同步超混沌振荡器的同步方案。首先给出了混沌耦合同步方案的数学证明，然后通过数值仿真证实了该混沌耦合同步方案的正确性和有效性。最后通过计算条件李雅谱诺夫指数，比较了不同耦合强度下，两种混沌耦合同步和典型的连续耦合同步的同步性能。计算表明在一定的耦合强度下，混沌耦合比典型的连续耦合同步速度快。     

利用混沌信号幅值实现混沌同步

构造了一个三维混沌系统, 简要分析了该混沌系统的平衡点性质、混沌吸引子相图和Lyapunov指数等特性. 在此基础上, 利用反馈同步思想设计了一种利用混沌信号部分信息实现混沌同步的方法, 完成了三维混沌系统的同步. 该方法仅利用混沌信号幅值信息即可实现两个混沌系统的同步, 其同步建立与混沌信号的极性无关, 此特性可有效提高混沌通信质量. 通过分析系统的条件Lyapunov指数证实该方法的有效性, 数值仿真表明该方法与利用混沌信号全部信息的线性反馈同步法相比, 同步建立时间基本相同.     

基于混沌计算的全加器实现

混沌计算是一种使用混沌单元实现基本逻辑门的新计算模式. 基于混沌计算的思想提出了实现全加器的新方法,通过设定不同的阀值及判断条件,使用一个混沌单元实现全加器. 与传统全加器的实现相比,降低了全加器结构上的复杂性,提供了实现上的灵活性. 最后,以Logistic映射为例给出了使用一个混沌单元实现全加器的方法. 关键词： 混沌 混沌计算 全加器     

利用标量控制器实现一类混沌系统同步

研究了一类混沌系统的混沌同步，对此类混沌系统，通过设计一个合适标量控制器，可以实现系统的混沌同步.给出了该标量控制器设计的一般方法，并从理论上得到了混沌同步的充分和必要条件，且此充分和必要条件与混沌系统的性质无关. 关键词： 混沌系统 标量控制器 混沌同步     

非周期力在混沌控制中的双重功效

探讨了非周期力（有界噪声或混沌驱动力）在非线性动力系统混沌控制中的影响.以一类典型的含有五次非线性项的Duffing-van der Pol系统为范例,通过对系统的轨道、最大Lyapunov指数、功率谱幅值及Poincar截面的分析,发现适当幅值的有界噪声或混沌信号,一方面可以消除系统对初始条件的敏感依赖性,抑制系统的混沌行为,将系统的混沌吸引子转化为奇怪非混沌吸引子;另一方面也可以诱导系统的混沌行为,将系统的周期吸引子转化为混沌吸引子.从而揭示了非周期力在混沌控制中的双重功效：抑制混沌和诱导混沌. 关键词： 混沌控制 有界噪声 混沌驱动力     

混沌通信实验仪及应用软件

介绍了混沌通信实验仪的5组基本构成模块,通过模块式的组合,可以实现对混沌电路及混沌同步特点的观察和研究.该实验仪可以通过混沌掩盖的加密方法对模拟信号进行加密,也可以用混沌键控的方法对数字信号进行加密.     

一个基于Chen系统的新混沌系统的分析与同步

通过在Chen系统的第一个方程中加入一个可变系数的乘积项, 构造了一个新的三维自治混沌系统.新系统可通过调节其可变系数实现不同系数组合下系统的混沌产生或混沌抑制, 即调节该乘积项的可变系数, 可使不出现混沌的Chen系统产生混沌现象, 同时也可使产生混沌运动的Chen系统不再产生混沌现象.详细分析了新系统的特性, 研究了新系统的混沌同步问题, 并给出了相应的仿真结果.     

非线性系统中混沌的控制与同步及其应用前景（一）

全文系统地综述了非线性科学中一个富有挑战性及具有巨大应用前景的重大课题－－非线性系统中混沌的控制与同步及其应用的主要进展，包括了作者关第超混沌同步及其控制等方面的研究成果。我们对现有的各种混沌的控制方法和混沌的同步原理了分类和评述。     

基于广义混沌映射切换的混沌同步保密通信

提出了一种基于广义混沌映射切换的混沌同步保密通信方式.这种通信方式首先构建产生多种混沌序列的广义混沌映射模型,然后在不同时段根据切换策略产生不同混沌序列,在发送端,将信号与混沌载波之和取模运算后再嵌入混沌映射的输入端进行迭代运算以实现调制;在接收端,根据切换协议,用同一个相应的广义混沌映射模型从接收信号中提取混沌载波并进而恢复信息信号.研究结果表明:这种基于广义混沌映射切换的混沌同步通信方式比基于单一混沌系统的保密通信方式具有更强的抗干扰能力,保密性能更好,且实现简单. 关键词： 混沌 混沌映射切换 同步 保密通信     

混沌光通信与混沌激光测距的研究进展

激光器的不稳定性是一个普遍现象,而混沌是激光器不稳定性的一个重要特例。近年来,基于混沌激光的一些应用技术相继被提出及完善。结合国内外研究现状,简要介绍了混沌激光在通信及测量领域的应用,包括混沌保密通信、混沌激光雷达和混沌光时域反射仪等技术,并指出了混沌光通信与混沌激光测距的发展趋势。     

混沌背景下信号的盲分离

混沌信号与确定性小信号叠加生成的混合信号是一更高维的混沌信号,因而不能用一般的混沌信号噪声抑制的方法进行分离.提出了一种这类信号盲分离的方法.在重构未知的混沌信号的动力方程时,充分利用混沌吸引子的几何特性,并且限定动力映射为原混沌吸引子所在流形的内部映射,从而保证了重构的动力系统方程对应于原混沌信号,而不是同样具有混沌特性的混合信号.然后利用重构的动力方程,借用混沌信号中的噪声抑制思想,估计出原混沌信号对应的轨道,实现信号分离.通过对Lorenz系统中谐波信号、Henon映象中自回归过程,以及脑电信号中谐波信号进行提取的数值实验,验证了信号盲分离方法的有效性和可行性. 关键词： 混沌 非线性 信号处理 盲分离     

模糊熵算法在混沌序列复杂度分析中的应用

为了准确分析混沌序列的复杂性, 采用模糊熵算法(FuzzyEn) 对典型离散混沌系统和连续混沌系统的复杂度进行分析. 与近似熵(ApEn)、 样本熵(SampEn) 和强度统计复杂度算法相比, FuzzyEn算法是一种更有效的混沌复杂度测度算法, 且对相空间维数(m)、 相似容限度(r) 和序列长度(N) 的敏感性、 依赖性更低, 鲁棒性和测度值的连续性更好. 对混沌系统的复杂性分析表明, 连续混沌系统的复杂度远小于离散混沌系统, 但是如果利用高复杂度的离散混沌伪随机序列或经典 m序列对连续混沌系统产生的伪随机序列进行扰动, 则能大大提高混沌序列的复杂性. 为混沌序列在密码学和混沌保密通信中的应用提供了理论依据.     

Cryptanalyzing chaotic secure communications using return maps

In chaotic secure communications, message signals are scrambled by chaotic dynamical systems. The interaction between the message signals and the chaotic systems results in changes of different kinds of return maps. In this paper, we use return map based methods to unmask some chaotic secure communication systems; namely, chaotic shift keying (chaotic switching), chaotic parameter modulation and non-autonomous chaotic modulation. These methods are used without knowing the accurate knowledge of chaotic transmitters and without reconstructing the dynamics or identifying the parameters of chaotic transmitters. These methods also provide a criterion of deciding whether a chaotic secure communication scheme is secure or not. The effects of message signals on the changes of different return maps are studied. Fuzzy membership functions are used to characterize different kinds of changes of return maps. Fuzzy logic rules are used to extract message signals from the transmitted signal. The computer experimental results are provided. The results in this paper show that the security of chaotic secure communication not only depends on the complexity of the chaotic system but also depends on the way the message is scrambled. A more complex chaotic system is not necessary to provide a higher degree of security if the transmitted signal has simple and concentrated return maps. We also provide examples to show that a chaotic system with complicated return maps can achieve a higher degree of security to the attacks presented in this paper.     

Synchronization between a novel class of fractional-order and integer-order chaotic systems via a sliding mode controller

<正>In order to figure out the dynamical behaviour of a fractional-order chaotic system and its relation to an integerorder chaotic system,in this paper we investigate the synchronization between a class of fractional-order chaotic systems and integer-order chaotic systems via sliding mode control method.Stability analysis is performed for the proposed method based on stability theorems in the fractional calculus.Moreover,three typical examples are carried out to show that the synchronization between fractional-order chaotic systems and integer-orders chaotic systems can be achieved. Our theoretical findings are supported by numerical simulation results.Finally,results from numerical computations and theoretical analysis are demonstrated to be a perfect bridge between fractional-order chaotic systems and integer-order chaotic systems.     

混沌信号在光纤传输过程中的非线性演化

对光纤混沌传输理论及混沌信号与光纤传输媒介相互作用的物理机制进行了理论研究. 通过耦合激光混沌系统和光纤传输信道，提出光纤混沌信号传输的非线性演化物理模型. 着重分析光纤自相位调制对激光混沌信号传输与演化的作用. 结果表明：自相位调制不影响混沌信号脉冲的形状，但能产生非线性相移使混沌信号频谱展宽；自相位调制不影响混沌信号脉冲的功率分布和场强分布，但能影响混沌信号脉冲的功率频谱分布，影响混沌信号光场以及慢变场的变化. 提出混沌信号在光纤传输中的非线性演化频率啁啾和形式，数值模拟了混沌信号在光纤传输过程中的相位、频谱、场以及场的慢变部分的相空间等演化形式和特点. 关键词： 混沌 光纤 传输 演化     

基于Julia分形的多涡卷忆阻混沌系统

忆阻器作为一种非线性电子元件,能用作混沌系统中的非线性项,从而提高系统的复杂度.分形与混沌是密切相连的,分别对两者的研究都已成熟,却鲜有将分形过程应用到混沌系统中,以产生丰富的混沌吸引子.为了探索将分形与混沌系统相结合的可能性,本文首先提出了一个新的忆阻混沌系统,并从对称性、耗散性、平衡点稳定性、功率谱、Lyapunov指数和分数维等方面探讨了系统的动力学特性;紧接着,把经典的Julia分形过程应用到该忆阻混沌系统中,产生了新的混沌吸引子,并将几种由Julia分形衍生的变形Julia分形过程应用于文中提出的忆阻混沌系统,获得了丰富的混沌吸引子;最后,讨论了分形过程中的复常数对系统的影响.从仿真结果可以看出,分形过程与混沌系统的结合能产生丰富的多涡卷混沌吸引子.这不仅为产生多涡卷混沌吸引子提供了一种新方法,还弥补了使用功能函数方法造成混沌系统不光滑的不足.     

行波管放大器中的电子混沌现象

用自洽方程模拟了波-粒相互作用过程中的电子混沌行为.结果表明：随着电流的增大，电子在相空间的运动轨道将变得混沌，混沌轨道受失谐量的影响.在时间上，电子混沌比场的极限环和混沌振荡出现要早.与场出现极限环振荡的电流阈值相比,出现电子混沌的电流阈值要小；在场呈极限环状态的“软”非线性区域，电子的混沌轨道占据大部分相空间；而在场混沌的“硬”非线性区域，混沌轨道则弥漫在整个相空间.当电流一定时,电子的混沌运动图样是不变的；在一定的电流范围内， 场的极限环和混沌振荡特征是确定的， 但它们的输出功率是不确定的. 关键词： 行波管放大器 电子混沌 相空间轨道 非线性相互作用     

阈值耦合混沌神经元的同步研究

将阈值控制方法应用于混沌神经元团簇,构成阈值耦合混沌神经元映射,研究其时空特性.仿真实验表明,控制阈值决定了阈值耦合混沌神经元映射输出的时间周期特性,而张弛时间影响了输出的空间特性,阈值耦合混沌神经元映射输出表现出很好的聚类性.当张弛时间足够大时,阈值耦合混沌神经元映射输出实现时空完全同步.