基于忆阻器的数模混合随机数发生器

数字方法实现的混沌随机数发生器存在有限字长效应, 无法保证随机数良好的统计特性. 本文构建了一类包含最少模拟器件的新数模混合系统, 分析了混合系统的非线性动力学行为. 利用现场可编程逻辑门阵列和一阶广义忆阻器实现了复杂混沌映射, 克服了有限字长效应, 构造了稳定的高速混沌随机数发生器, 可以产生100 Gbit/s以上速率的随机数. 研究表明, 数模混合系统的混沌性对元件参数变化不敏感. 混合系统易于集成在图像加密、保密通信和雷达波形设计等应用系统中.     

虚拟光纤Sagnac干涉仪及其数模混合解调系统

解调算法在Sagnac干涉仪系统中占有重要地位.目前已经提出的一些数字开环解调算法在运算过程中时常会出现某些特殊相位点互相混淆的问题,这会导致系统输出错误的解调结果.在对特殊相位点的产生原理进行理论分析的基础上,设计了一种以集成电路芯片为核心的虚拟光纤Sagnac干涉仪系统.该系统可以便捷地解决使用光纤Sagnac干涉仪难以对特殊相位点进行检测的问题,同时,可以方便地判别解调系统在这些特殊相位点是否会发生错误解调.最后,利用该虚拟Sagnac干涉仪对一种数模混合解调系统进行了特殊相位点测试.并通过实验测得该虚拟光纤Sagnac干涉仪的标度因数为49.9°/V;标度因数的非线性度为0.167%,标度因数的不对称度为0.088062%,零漂小9.5265°/h.     

基于复合符号混沌的伪随机数生成器及加密技术

提出了复合符号混沌序列的概念;并以符号动力学的揉序列为基础,将已知的伪随机数与揉序列规则下的短序列复合后得到新的符号混沌序列,再转换成二进制序列,从而得到长度随迭代次数成几何级数增加的伪随机序列(PRN).理论与实证分析都表明这是一个有效的伪随机生成器.为应用到图像的加解密技术中,建立了一个新型元胞自动机.该元胞自动机能有效地避免数据膨胀,加密效率高,并能产生显著的"雪崩效应",提高了加密技术的安全性. 关键词： 复合符号混沌序列 符号动力学 伪随机序列 元胞自动机     

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     

混沌半导体激光器的弛豫振荡频率对随机序列速率的影响

利用光反馈半导体激光器产生的混沌激光作为随机数发生器的物理熵源, 分析了混沌信号自相关系数与随机序列游程数之间的联系, 在此基础上研究了激光器的弛豫振荡频率f_r与随机序列速率f_n在不同比值时, 序列游程数的变化情况. 研究发现, 当f_r/f_n=(2k+1)/4时, 随机序列的游程数容易满足NIST SP800-22随机数测试标准的要求. 当k=1时, 得到随机序列最大速率为f_n=4f_r/3.     

一种新的分段非线性混沌映射及其性能分析

结合线性反馈移位寄存器（LFSR）和混沌理论各自的优点,采用循环迭代结构,给出一种将LFSR和混沌理论相结合的伪随机序列生成方法.首先根据LFSR的计算结果产生相应的选择函数,通过选择函数确定当前迭代计算使用的混沌系统,应用选择的混沌系统进行迭代计算产生相应的混沌序列;然后把生成的混沌序列进行数制转换,在将得到的二进制序列作为产生的伪随机序列输出的同时将其作为反馈值与LFSR的反馈值进行相应的运算,运算结果作为LFSR的最终反馈值,实现对LFSR生成序列的随机扰动.该方法既可生成二值伪随机序列,也可生成实值伪随机序列.通过实验对生成的伪随机序列进行了分析,结果表明,产生的序列具有良好的随机性和安全性.     

改进型Hénon映射生成混沌伪随机序列及性能分析

提出一种改进传统Hénon映射的方法.该方法通过引入绝对值项改变映射系统的内部结构,大大提高了映射系统的线性复杂度和初值敏感性.利用混沌系统生成伪随机序列,进一步对比分析了映射系统生成的伪随机序列的性能.理论分析和实验仿真表明,改进后的映射系统比原系统生成的序列质量有很大提高,验证了该方法的有效性. 关键词： Hénon映射 伪随机序列 性能分析     

10位CMOS数模转换器在中子和γ混合环境下的综合辐射效应

研究了在反应堆中子和γ射线综合辐照环境下CMOS工艺10位数模转换器(DAC)的辐射效应。通过对DAC在γ辐射环境、中子辐射环境、中子和γ混合辐射环境以及中子预辐照后进行γ射线辐照下的效应对比发现,在中子和γ混合辐射环境下会产生电离总剂量效应加剧现象,即一定混合程度的中子和γ同时辐照会增强CMOS器件的辐射效应。     

10位CMOS数模转换器在中子和γ混合环境下的综合辐射效应

研究了在反应堆中子和γ射线综合辐照环境下CMOS工艺10位数模转换器（DAC）的辐射效应。通过对DAC在γ辐射环境、中子辐射环境、中子和γ混合辐射环境以及中子预辐照后进行γ射线辐照下的效应对比发现,在中子和γ混合辐射环境下会产生电离总剂量效应加剧现象,即一定混合程度的中子和γ同时辐照会增强CMOS器件的辐射效应。     

基于最小关节力矩优化的自由浮动空间刚柔耦合机械臂混沌动力学建模与控制

采用拉格朗日法、假设模态法和系统动量守恒原理,推导了一种平面内三连杆的自由浮动刚柔耦合冗余度空间机械臂的动力学模型.基于最小关节驱动力矩优化,建立了自由浮动刚柔耦合冗余度空间机械臂的混沌运动状态方程,采用混沌数值方法分析机械臂运动中的混沌现象,分别在工作空间、关节空间和模态空间,设计鲁棒Proportional-Derivtive(PD)补偿控制、延迟反馈控制和模态力最优控制,实现了轨迹跟踪、混沌运动抑制和振动控制.通过数值仿真验证了建模与控制方法的有效性.     

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设计了基于数字信号处理技术的混合式长时间积分器,利用DSP计算出一定时间t内积分器的漂移斜率,从而计算出漂移量,进行扣除,达到减少漂移的目的。EAST装置上的实验结果证明,积分器解决了零点漂移的问题,适合于托卡马克放电实验中诊断信号的测量。     

外腔半导体激光器随机数熵源的腔长分析

利用光反馈半导体激光器产生的混沌激光作为随机数熵源,详细研究了混沌源外腔长度对500Mbit/s随机数特性的影响.研究表明:在单路混沌源情况下,外腔反馈引起的谐振会使产生的随机序列具有弱周期性,且当外腔反馈时间与采样时间的比值为整数时,产生序列的随机性最差,仅能通过NIST统计测试2,3项;在两路混沌源情况下,当混沌源的外腔长不相等且不成比例时,通过两路异或处理可消除由外腔反馈引起的弱周期性,产生的随机序列能够通过NIST的全部统计测试项.     

偏振光量子随机源

报道了一种基于偏振光量子的随机效应产生的随机源，这种方法利用了单个偏振光子在偏振分束镜表现出来的量子随机性.用同步符合单光子检测技术，对衰减的偏振单光子源在偏振分束镜表现的随机性进行检测，利用计算机和数据采集卡，获得了二元随机码.利用国际通用的随机数检测程序(ENT)对直接获得的数据进行随机性分析，结果完全满足真随机数的标准.     

基于广义信息域离散轨迹变换的随机数生成器

广义信息域是所有可表示为二进制编码的数字信息构成的空间. 本文提出一种基于广义信息域离散轨迹变换的随机数生成器. 该生成器将广义信息域作为熵源空间, 把用户选择的数字信息作为熵源输出, 在对熵源输出进行重构处理的基础上使用离散轨迹变换方法生成随机数. 本文提出的生成器在平衡度、周期和抗碰撞等性能上均表现优良, 并通过美国国家标准技术研究院 测试证明其具有理想的随机性, 可以供用户快速方便地生成高安全随机数.     

基于相位差混合处理方法的高分辨力成像技术

为了提高成像系统的分辨能力, 并尽量减小系统的复杂度, 本文将相位差波前探测技术和相位差图像恢复技术结合起来构成相位差混合处理方法, 给出了点目标和扩展目标情况下混合处理方法的数值仿真结果, 并针对点目标情况进行了实验验证. 实验表明, 在像差较大的情况下, 直接用事后处理方法无法得到满意的结果. 在三种湍流强度下, 经混合方法处理后得到光斑的半高宽分别由自适应光学系统校正后的5.1, 5.1和5.0个像素减小到3.3, 3.2和3.0个像素. 可以看出, 利用相位差混合处理方法得到的图像明显优于单独的事后图像处理方法和自适应光学校正, 相位差混合处理方法在高分辨力成像领域有着巨大的应用潜力.     

基于二阶离散变分方法的非线性映射参数估计

提出一种估计非线性映射未知参数的二阶离散变分方法.首先针对非线性离散混沌系统, 利用变分方法导出了伴随方程和目标泛函梯度, 以此为基础利用二阶离散变分方法给出了二阶伴随方程和精确计算Hessian矩阵-向量乘积的显式表达式; 其次设计了估计非线性映射未知参数的新算法, 并以此对Hyperhenón映射和二维抛物映射中的未知参数进行了精确的估计. 数值仿真结果表明了该方法的有效性和优点. 关键词： 非线性映射 参数估计 二阶离散变分方法 伴随方程     

A new pseudorandom number generator based on complex number chaotic equation

In recent years, various chaotic equation based pseudorandom number generators have been proposed, however, the chaotic equations are all defined in the real number field. In this paper, an equation is proposed and proved to be chaotic in the imaginary axis. And a pseudorandom number generator is constructed based on the chaotic equation. The alteration of the definitional domain of the chaotic equation from the real number field to the complex one provides a new approach to the construction of chaotic equations, and a new method to generate pseudorandom number sequences accordingly. Both theoretical analysis and experimental results show that the sequences generated by the proposed pseudorandom number generator possess many good properties.     

A new pseudorandom number generator based on a complex number chaotic equation

In recent years, various chaotic equation based pseudorandom number generators have been proposed. However, the chaotic equations are all defined in the real number field. In this paper, an equation is proposed and proved to be chaotic in the imaginary axis. And a pseudorandom number generator is constructed based on the chaotic equation. The alteration of the definitional domain of the chaotic equation from the real number field to the complex one provides a new approach to the construction of chaotic equations, and a new method to generate pseudorandom number sequences accordingly. Both theoretical analysis and experimental results show that the sequences generated by the proposed pseudorandom number generator possess many good properties.     

Universal memory based on phase-change materials: From phase-change random access memory to optoelectronic hybrid storage

The era of information explosion is coming and information need to be continuously stored and randomly accessed over long-term periods, which constitute an insurmountable challenge for existing data centers. At present, computing devices use the von Neumann architecture with separate computing and memory units, which exposes the shortcomings of “memory bottleneck”. Nonvolatile memristor can realize data storage and in-memory computing at the same time and promises to overcome this bottleneck. Phase-change random access memory (PCRAM) is called one of the best solutions for next generation non-volatile memory. Due to its high speed, good data retention, high density, low power consumption, PCRAM has the broad commercial prospects in the in-memory computing application. In this review, the research progress of phase-change materials and device structures for PCRAM, as well as the most critical performances for a universal memory, such as speed, capacity, and power consumption, are reviewed. By comparing the advantages and disadvantages of phase-change optical disk and PCRAM, a new concept of optoelectronic hybrid storage based on phase-change material is proposed. Furthermore, its feasibility to replace existing memory technologies as a universal memory is also discussed as well.