基于电流传输器的网格多涡卷混沌吸引子在混合图像加密中的研究

该文提出了一种新的基于第二代电流传输器（CCII）的网格多涡卷混沌吸引子产生器,用于物理混沌加密和高级加密标准（AES）加密的混合图像加密算法．因CCII比普通运放有更好的频率特性和更大的动态范围,能产生频率更高,动力学特性更复杂的多涡卷物理混沌信号．基于CCII的多涡卷物理混沌加密和AES加密的混合加密系统。不存在确定的明文密文映射关系,密文统计特性也应优于其他加密系统．基于该算法研究了混合加密和单级加密的抗统计分析能力,以及涡卷数目不同的混沌信号在该算法中应用时密文统计特性的不同．完成了基于CCII的混沌电路设计与硬件实现,对加密系统进行了数值仿真,仿真结果与理论分析一致,同时表明涡卷数目越多的混沌系统其加密产生的密文相关性越弱．     

不同类型混沌吸引子的复合

为了实现不同类型混沌吸引子之间的复合,采用理论分析、数值仿真和电路仿真方法,通过设计合适的切换控制器实现了不同两涡卷混沌系统之间的复合、不同多涡卷混沌系统之间的复合、两涡卷混沌系统与两翅膀混沌系统之间的复合和多涡卷混沌系统与多翅膀混沌系统之间的复合.通过观察吸引子相图、最大Lyapunov指数和Poincaré截面,分析了复合系统的动力学行为.设计了复合多涡卷-多翅膀吸引子的模拟电路,并对其进行了电路仿真,得到的电路仿真结果与数值仿真结果相一致.这表明利用切换控制器实现不同类型混沌系统之间复合方法的正确性.     

一种新型的四维多翼超混沌吸引子及其在图像加密中的研究

提出了一种新的能产生多翼混沌吸引子的四维混沌系统,该系统在不同的参数条件下能产生混沌、超混沌吸引子.然后对此混沌系统的一些基本的动力学特性进行了理论分析和数值仿真,如平衡点、Poincaré映射、耗散性、功率谱、Lyapunov指数谱、分岔图等.同时设计了一个模拟振荡电路实现四翼超混沌吸引子,硬件电路模拟实验结果与数值仿真结果相一致.最后将此四维多翼超混沌系统用于物理混沌加密和高级加密标准加密级联的混合图像加密算法,这种利用物理混沌不可预测性的混合加密系统,不存在确定的明文密文映射关系,且密文统计特性也比其他加密系统要好.     

基于Colpitts振荡器模型生成的多涡卷超混沌吸引子

基于三阶单涡卷混沌Colpitts振荡器模型,通过引入两个分段线性三角波函数,构造了一个新型四维多涡卷超混沌系统,生成了(2M+1)×(2N+1),(2M+1)和(2N+1)涡卷混沌和超混沌吸引子.利用相轨图、Poincar啨映射、Lyapunov指数谱和分岔图等方法,对新提出的四维多涡卷超混沌系统进行了动力学分析,结果表明,多涡卷超混沌系统的Hopf分岔点仅与控制参数有关,而涡卷数量和控制参数的混沌和超混沌范围随着转折点数量的增加而增加.此外,设计了一个实现四维多涡卷超混沌系统的模拟电路,实验输出与数值仿真的两个结果基本一致.     

新Chua多涡卷混沌吸引子的产生及应用

本文采用对数函数序列构造了一个新Chua多涡卷混沌系统,分析了该系统的非线性动力学行为,主要包括对称性、不变性、平衡点、最大李雅普诺夫指数等.然后,设计递归反步控制器控制Chua多涡卷混沌系统中的混沌行为.最后,利用Chua多涡卷混沌系统检测了多频微弱周期信号.结果表明,对数函数序列与新Chua双涡卷混沌系统相结合能够产生丰富的Chua多涡卷混沌吸引子.产生机制为指标2的鞍焦平衡点用于产生涡卷,指标1的鞍焦平衡点用于连接涡卷.递归反步控制器能够将Chua多涡卷混沌系统控制到不动点或给定的正弦函数. Chua多涡卷混沌系统与递归反步控制器相结合的新微弱信号检测方法能够检测出淹没在高斯噪声背景下多频微弱周期信号的各频率.     

多涡卷混沌系统的广义同步控制

基于反步自适应方法,提出了一种在初值不同以及驱动系统参数未知的情况下,保持驱动和响应两多涡卷混沌系统同步的控制律设计方法.该方法所设计的控制律能够同时适用于两混沌系统的完全同步、反同步和一类非线性广义同步,具有较高的实用价值.仿真结果表明了所设计控制律的有效性. 关键词： 多涡卷混沌 广义同步 反步 自适应     

基于现场可编程门阵列技术的混沌数字通信系统——设计与实现

提出了基于IEEE-754标准和现场可编程门阵列(FPGA)技术的混沌数字通信系统的通用设计与硬件实现的一种新方法,实现了混沌加密体制与传统密码体制的结合.根据Euler算法,对连续混沌系统作离散化处理,通过FPGA硬件设计混沌离散系统,使其产生作为密钥的混沌数字序列,其中加密算法采用置乱扩展技术,并对算法进行了分析.设计驱动响应式同步保密通信系统,构建包含信号在内的闭环,实现发送端与接收端离散混沌系统的同步.以网格蔡氏混沌系统为例,对该保密通信系统进行了FPGA硬件实验,给出了技术实现过程、算法流程、硬 关键词： 网格多涡卷蔡氏电路 置乱扩展矩阵 现场可编程门阵列技术 混沌数字通信系统     

四维系统中多涡卷混沌吸引子的仿真研究

通过构造一个新的非线性函数，研究一种新型四维系统多涡卷混沌信号发生器，这种多涡卷混沌信号发生器的主要特征是随着自然数n的增加，能产生2n+2个多涡卷混沌吸引子，通过改变控制参数k可以改变多涡卷混沌吸引子的混沌边界.并在EWB平台上设计了具体的电路，进行仿真实验验证. 关键词： 四维混沌系统 多涡卷混沌吸引子 非线性函数     

一类多涡卷混沌系统构造方法研究

提出一种基于平移变换的多涡卷混沌系统构造方法.首先选取合适的不稳定线性系统,利用一系列相互平行的分界面对相空间进行划分,然后通过对该线性系统进行平移变换,使新系统作用于相应的空间区域,最后利用基于符号函数的非线性函数来统一表示整个系统.根据该方法可以构造具有任意奇数个涡卷的新型混沌系统,同时也可以对某些现有混沌系统进行改进,使之成为多涡卷系统.数值仿真结果验证了该方法的可行性. 关键词： 多涡卷混沌吸引子 平移变换 涡卷     

吸引子涡卷数量与分布的控制:系统设计及电路实现

在三维线性系统中引入两个分段线性函数,构造了一个代数方程较为简单的网格涡卷混沌系统.通过对引入的锯齿波函数和改进型锯齿波函数的零点配置,完成了该系统指数2平衡点的数量和分布设计,实现了系统所生成混沌吸引子的涡卷数量和涡卷分布的控制.利用运算放大器、乘法器等模拟元器件设计了相应的锯齿波函数电路、改进型锯齿波函数电路以及三维线性系统电路,实现了本文所提出的网格涡卷混沌系统.实验结果与理论分析和数值仿真结果一致,验证了混沌吸引子的涡卷数量和涡卷分布设计的可行性. 关键词： 混沌系统 吸引子 分段线性函数 电路实现     

一类多涡卷混沌吸引子及电路设计

提出了一种产生多涡卷混沌吸引子的方法并给出了相应的电路设计.该方法由若干个分段线性函数构成混沌系统的非线性函数,构造不同的分段数可以获得不同数量的涡卷混沌吸引子.数值仿真和EWB仿真结果表明了该方法的有效性. 关键词： 多涡卷混沌吸引子 分段线性函数 电路设计 电路实验结果     

基于同相第二代电流传输器的网格多涡卷混沌电路研究

通过简化广义Jerk系统,构建了一个三维网格多涡卷混沌系统,利用同相第二代电流传输器(CCII+)设计并实现了该系统的模拟电路,将该电路与传统运放实现的混沌电路进行了对比,发现基于CCII+的混沌电路能在更高频段产生网格多涡卷吸引子,且电路结构更简单,使用器件更少,最后,通过示波器观测到了网格多涡卷混沌吸引子,验证了混沌电路的物理可实现性,电路实验结果与数值仿真结果一致。     

基于现场可编程门阵列的手机短信息混沌加密系统设计方案及硬件实现

手机的普及使得个人信息安全问题受到广泛关注, 其中手机短信息的安全性尤为重要. 本文致力于设计实现手机短信息加密与安全传输的硬件系统, 采用混沌A5/1混合算法, 提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的手机短信息加密系统设计方案. 使用由Logistic混沌序列做初始密钥而改进的A5/1混合算法作为加密算法, 分析其伪随机性并证明圆周相关与线性相关的关系; 采用SIM300模块设计实现手机功能, 仿真普通手机短信息和加密短信息的传输; 开发一套软件测试平台, 可以在计算机上呈现硬件系统的测试结果. 经测试表明, 本文提出并实现的硬件系统可以加密手机短信息并保证其正常传输, 从而提高了手机短信息的安全性.     

基于电流传输器的网格多涡卷混沌电路设计与实现

提出了一种利用同相电流传输器(CCⅡ+)实现网格多涡卷混沌吸引子的方法.首先,构建一个三维网格多涡卷混沌系统,并对该系统进行基本动力学特性分析.其次,在考虑电流传输器端口寄生参数的情况下,构建了电流输出的饱和函数电路并设计一个具有串联结构的网格多涡卷混沌电路,使得该电路的工作频率得到提高.最后,通过硬件电路实验验证了该方法的可行性.     

基于多涡卷混沌系统的建模研究

在Jerk系统的基础上,设计了多涡卷电路.通过用不同的分段函数构造非线性项,构造具有奇对称并且参量可调的非线性函数来扩展鞍焦平衡点.在x和y方向上拓展鞍焦平衡点,构造分布网格多涡卷混沌系统,做出1×6和6×6涡卷系统.调节合适的β系数,可以实现整个Jerk系统从周期态到混沌态.在此基础上,在分段函数的某区间内插入x3,构造新的三维自治Jerk混沌系统,产生了不同涡卷的混沌现象.改造后的混沌吸引域更大,具有更好的加密掩盖性能.     

多涡卷高阶广义Jerk电路

提出在高阶Jerk系统中产生多涡卷混沌吸引子的一种电路设计与实现新方法.根据高阶Jerk方程，构造了一组具有参数控制的阶跃函数序列，在此基础上设计了产生多涡卷混沌吸引子的高阶广义Jerk电路.用这种方法设计电路的一个主要特点是通用性强，基于一种广义的电路形式，通过双掷开关切换，可分别实现多涡卷四阶和五阶两种不同类型的高阶Jerk电路，并由联动开关控制产生涡卷的数量.给出了在四阶和五阶Jerk电路中产生多涡卷混沌吸引子的计算机模拟和硬件实验结果. 关键词： 高阶广义Jerk电路 阶跃函数序列 多涡卷混沌吸引子 电路实验     

基于微控制器数字硬件实现的网格涡卷超混沌系统

基于微控制器(MCU)设计了一个通用的四维混沌系统数字硬件实验电路,由此实现了9×7网格涡卷的混沌和超混沌吸引子的生成.本文基于由Colpitts振荡器模型延伸出的四维多涡卷超混沌系统,通过引入单位锯齿波函数替换原系统中的三角波函数,构建了一个便于MCU数字硬件实现的新的网格涡卷超混沌系统,并对新系统网格涡卷吸引子的形成机理进行了分析和数值仿真.通过采用Euler算法对新系统进行离散化,在实验电路的有效动态范围内可以生成比原系统更多网格涡卷数量的吸引子.实验结果有效验证了本文基于MCU实现的网格涡卷超混沌系统的可行性.     

一类多折叠环面多涡卷混沌吸引子的仿真研究

通过构造一个新的非线性函数，研究一类多折叠环面多涡卷混沌产生器.这种混沌产生器的主要特征是随着自然数n的增加，能产生大小相等、均匀分布的2n个折叠环面混沌吸引子和大小相等、均匀分布的2n+1个涡卷混沌吸引子，且折叠环面混沌吸引子与涡卷混沌吸引子之间相互间置，最左边和最右边均为涡卷混沌吸引子.基于虚拟电子实验室EWB软件，设计具体的电路，进行了仿真实验验证. 关键词： 折叠环面混沌吸引子 多涡卷混沌吸引子 涡卷     

基于深度学习的新混沌信号及其在图像加密中的应用

为提高单一混沌系统图像加密的安全性,本文提出了基于深度学习的图像加密算法.首先,利用超混沌Lorenz系统产生混沌序列.其次,利用长短期记忆人工神经网络(long-short term memory, LSTM)复杂的网络结构模拟混沌特征构造新的混沌信号.然后,利用最大Lyapunov指数, 0-1测试,功率谱分析、相图以及NIST测试对新信号的动力学特征进行分析.最后,将新信号应用到图像加密中.由于该方法生成的新信号不同于原有混沌信号,而且加密系统具有很高的复杂结构和非线性特征,故很难被攻击者攻击.仿真实验结果表明,本文提出的图像加密算法相比其他一些传统方法具有更高的安全性,能够抵抗常见的攻击方式.     

含磁控和荷控两种忆阻器的混沌电路设计与仿真

利用惠普实验室荷控和磁控两种忆阻器模型设计了一个五阶混沌电路. 数值仿真结果表明该电路在参数变化情况下能产生Hopf分岔和反倍周期分岔两种分岔行为,并能产生双涡卷、单涡卷、周期态等不同相轨道. 为了验证电路的混沌行为,利用基本元器件设计了惠普实验室荷控和磁控忆阻器模拟器,并将其应用到对所设计电路中进行Pspice仿真,电路仿真结果验证了理论分析的正确性. 关键词： 混沌电路 HP忆阻器 模拟器 Pspice仿真