单向耦合映象格子的时空混沌同步

以耦合映象格子为对象,研究了时空混沌系统的同步问题. 基于Lyapunov稳定性定理,通过恰当地选择驱动函数,实现了两个单向耦合映象格子的完全同步. 仿真模拟验证了这种同步方法的有效性. 讨论了控制参量对同步速率的影响. 仿真模拟还表明,在存在系统偏差并受到噪声影响的情况下,仍然可以实现两系统的同步,这种同步方法具有一定的抗干扰能力. 关键词： 时空混沌 同步 耦合映象格子     

从耦合映象格子中粗略恢复初值的统计特性

耦合映象格子用于信号处理研究时，从中恢复出初始条件是一个非常重要的问题.提出一种粗略恢复格点初值的方法，数值实验表明，动力学函数使用Logistic映射时，在映象过程不存在噪声的情况下，恢复的整个格子初始信号平均值等于给定信号分布的真实平均值，而恢复信号的方差小于给定信号的真实方差.将耦合看作是对独立映射的一种变换，对此作了初步解释，同时发现Logistic映射不同参数下的符号序列排序存在一些有趣的规律.对耦合格子映射研究、非线性耦合则量等是非常有启发意义的. 关键词： 耦合映射格子 信号恢复的统计特性     

非线性耦合时空混沌系统的反同步研究

利用非线性耦合方法研究了离散型时空混沌系统的反同步问题.对时空混沌系统的线性项和非线性项进行适当的分离,利用系统本身的非线性项作为耦合函数,实现了两个二维耦合映象格子的反同步.进一步将这种非线性耦合方法推广应用到由二维耦合映象格子构成复杂网络的反同步研究中,仿真模拟发现仍具有理想的反同步效果. 关键词： 反同步 非线性耦合 耦合映象格子 复杂网络     

单向耦合驱动法实现异构系统时空混沌的广义同步

单向耦合驱动同步法可实现耦合环形腔激光器映象格子模型与耦合声光双稳态映象格子模型时空混沌的广义同步.数值实验表明最大条件李雅普诺夫指数为负,可以实现时空混沌广义同步,给出了实现同步的最小耦合强度,利用辅助分析法证明了异构系统的广义同步.     

耦合双稳映象格子模型的时空混沌控制

变量反馈技术实现了耦合双稳映象格子模型的时空混沌控制.数值实验结果表明,利用不同的反馈技术和不同的反馈强度,可以将双稳映象系统的混沌及耦合双稳映象格子模型的时空混沌控制到不动点或周期轨道.变量反馈控制法除了局域双稳映象系统的定态点外,不需要先获取耦合双稳映象格子时空系统的动力学信息,它对抑制耦合双稳映象系统中的湍流具有一定的指导作用.     

时空混沌的单向耦合同步

以耦合映象格子模型为例,提出利用单向耦合驱动时空混沌的同步方案,并进行了数值分析.结果表明,适当地选择耦合驱动强度因子和均衡系数,两个时空混沌系统可以达到准确同步.通过计算最大条件Lyapunov指数,给出了可实现时空混沌同步的最小耦合强度以及最小耦合强度与系统参数之间的关系曲线.数值模拟还证明,此方法工作鲁棒 关键词： 时空混沌 同步 单向耦合 最大条件Lyapunov指数 数值模拟     

混沌伪随机序列复杂度分析的符号动力学方法

通过将混沌伪随机序列看成一个符号序列，提出了用符号动力学的 方法来分析混沌伪随机序列的复杂度.以Logistic映射和耦合映射格子系统产生的混沌伪随 机序列为例，说明了该方法的应用，并将计算结果与近似熵ApEn法的计算结果作了比较.结 果表明，该方法可以有效地判断出不同的混沌伪随机序列的复杂程度，而且比近似熵法更为 优越. 关键词： 混沌 伪随机序列 符号动力学 熵     

基于时空混沌系统的单向Hash函数构造

提出了一种基于时空混沌系统的Hash函数构造方法.以线性变换后的消息数作为一组初值来驱动单向耦合映像格子的时空混沌系统，产生时空混沌序列，取其空间最后一组混沌序列的适当项，线性映射为Hash值要求的128bit值.研究结果表明，这种基于时空混沌系统的Hash函数具有很好的单向性、弱碰撞性、初值敏感性，较基于低维混沌映射的Hash函数具有更强的保密性能，且实现简单. 关键词： 时空混沌 Hash函数 单向耦合映像格子     

基于符号向量动力学的耦合映像格子参数估计

本文,将符号动力学推广到耦合映像格子中,以Logistic映射下耦合映像格子为研究对象,研究控制参数对符号向量序列动力学特性的影响.通过研究耦合映像格子逆函数,给出耦合映像格子的遍历条件.进一步,将给出系统初始向量,禁止字以及控制参数的符号向量序列描述方法,并最终给出基于符号向量动力学的耦合映像格子控制参数估计方法.实验结果表明,根据本文算法可以有效建立符号序列和耦合映像格子控制参数之间的对应关系,能够更好地刻画了实际模型的物理过程. 关键词： 符号向量动力学 耦合映像格子 参数估计 遍历性     

二维均匀耦合映象格子中的时空周期图案

目的——构造二维均匀耦合映象格子中的时空周期图案;方法——通过一维耦合映象格子模型的相空间中已知低空间周期轨道,直接构造二维均匀耦合映象格子模型中一系列空间周期轨道,而不必求解其模型方程,并对构造轨道的稳定性进行分析;结果——L²×L²雅可比矩阵可化简为几个2×2矩阵组成的对角矩阵;结论——所构造轨道的稳定性不可能比原来轨道的稳定性高. 关键词： 耦合映象格子 时空周期图案 雅可比矩阵     

Secure communication scheme based on asymptotic model of deterministic randomness

In this Letter, we introduce a new cryptosystem by integrating the asymptotic model of deterministic randomness with the one-way coupled map lattice (OCML) system. The key space, the encryption efficiency, and the security under various attacks are investigated. With the properties of deterministic randomness and spatiotemporal dynamics, the new scheme can improve the security to the order of computational precision, even when the lattice size is three only. Meanwhile, all the lattices can be fully utilized to increase the encryption speed.     

A multiple pseudorandom-bit generator based on a spatiotemporal chaotic map

An approach to generate multiple pseudorandom-bit sequences from a single spatiotemporal chaotic system is proposed in this Letter. A coupled map lattice is adopted as a prototype of a spatiotemporal chaotic system. The cryptographic properties of the pseudorandom-bit generator based on the coupled map lattice (CML–MPRBG) are analyzed. It is observed from simulation results that the CML–MPRBG has good cryptographic properties. Basic security analysis of a stream cipher based on the CML–MPRBG is also discussed. The results show that the CML–MPRBG can be a good candidate for constructing a secure cipher.     

Secure communication based on spatiotemporal chaos

In this paper, we propose a novel approach to secure communication based on spatiotemporal chaos. At the transmitter end, the state variables of the coupled map lattice system are divided into two groups: one is used as the key to encrypt the plaintext in the N-shift encryption function, and the other is used to mix with the output of the N-shift function to further confuse the information to transmit. At the receiver end, the receiver lattices are driven by the received signal to synchronize with the transmitter lattices and an inverse procedure of the encoding is conducted to decode the information.Numerical simulation and experiment based on the TI TMS320C6713 Digital Signal Processor(DSP) show the feasibility and the validity of the proposed scheme.     

利用时空混沌同步进行数字加密通信

提出一种利用时空混沌同步的计算机网络数字加密通信方案,并用软件实现了语音双工实时密码通信.在该方案中,收、发端两个单向耦合映射格点(OCOML)系统被同一混沌信号所驱动而达到同步,其时空混沌输出信号分别用作加密和解密的密钥序列,OCOML的耦合参数为系统的主密钥.系统的主要优点是传输效率高,便于用软件实现实时通信,且通信的安全性获得了改善. 关键词： 时空混沌同步 密码系统 传输效率     

Sinai-Ruelle-Bowen Measures for Lattice Dynamical Systems

For weakly coupled expanding maps on the unit circle, Bricmont and Kupiainen showed that the Sinai-Ruelle-Bowen (SRB) measure exists as a Gibbs state. Via thermodynamic formalism, we prove that this SRB measure is indeed the unique equilibrium state for a Hölder continuous potential function on the infinite dimensional phase space. For a more general class of lattice systems that are small perturbations of the uncoupled map lattice, we present the variational principle, the entropy formula, and the formula for the potential function for the SRB measures. For coupled map lattices with nearest neighbor interactions, we give an explicit formula of the potential function for the SRB measure and consequently, obtain the entropy in terms of coupling parameters.     

SU(3) spin-orbit coupled fermions in an optical lattice

We propose a scheme to realize the SU(3)spin-orbit coupled three-component fermions in an one-dimensional optical lattice.The topological properties of the single-particle Hamiltonian are studied by calculating the Berry phase,winding number and edge state.We also investigate the effects of the interaction on the ground-state topology of the system,and characterize the interaction-induced topological phase transitions,using a state-of-the-art density-matrix renormalization-group numerical method.Finally,we show the typical features of the emerging quantum phases,and map out the many-body phase diagram between the interaction and the Zeeman field.Our results establish a way for exploring novel quantum physics induced by the SOC with SU(N)symmetry.     

基于符号动力学的耦合映像格子系统的初值估计

在符号动力学的基础上,深入探讨了基于动力学符号序列的局部耦合映像格子系统求逆问题.在理论上系统地分析耦合映像系统初值估计的性能与耦合系数及映射函数之间的数学关系,证明相空间I^M上的任意取值通过基于符号向量序列的逆迭代过程并不一定收敛至初值,其敛散性与耦合强度和映射函数的选择有直接关系.同时证明了混沌或其拓扑共轭的逆不一定为压缩映射,其总体的敛散性与整个逆迭代过程中的收敛与发散的强度对比有关.理论分析与数值实验结果完全一致,说明本文提出的耦合映像格子系统初值估计问题的分析 关键词： 耦合映像格子 符号动力学 初值估计     

用符号分析法显示时空混沌信号之间的相互关系

基于耦合映射格子模型, 用符号分析法研究了时空混沌信号的相互关系. 数值计算结果表明, 两个直接耦合的格子之间或两个未直接耦合但邻近的格子之间的条件熵存在一个尖锐的极小值, 而两个距离比较远的格子之间的条件熵则没有尖锐的极小值. 因此, 耦合映射格子系统产生的时空混沌信号之间的相互关系可以通过符号分析的方法显示出来.     

Time-delayed map as a model for open fluid flow

It is shown that a time-delayed map for just one (chaotic) element whose feedback is periodically interrupted can be exactly mapped to a coupled map lattice model for open fluid flow.     

格子复杂性和符号序列的细粒化

提出一种新的有限长一维符号序列的复杂性度量——格子复杂性，建立在Lempel Ziv复杂性和一维迭代映射系统的符号动力学基础上.同时提出了符号序列的细粒化方法，可与格子复杂性以及Lempel Ziv复杂性结合.新度量在细粒化指数较小时与Lempel Ziv复杂性基本一致，在细粒化指数增大时显示出截然不同的特性.以Logistic映射为对象的计算实验表明，格子复杂性对混沌区的边缘最敏感.最后还讨论了上述复杂性度量的其他一些重要性质. 关键词： 混沌 复杂性度量 格子复杂性 细粒化