Liu混沌系统的混沌分析及电路实验的研究

研究了一种新型混沌系统——Liu混沌系统的基本动力学行为以及电路实现的问题，给出了相图、庞卡莱映射、功率谱以及李雅普诺夫指数，基于李雅普诺夫指数谱和分叉图分析了系统参数对Liu混沌系统的影响.最后设计硬件电路证实了Liu混沌系统以及Liu混沌系统随系统参数变化时的各种状态的存在.给出数值仿真和电路实验的结果. 关键词： Liu混沌系统 分岔 电路实验     

基于参数切换算法的混沌系统吸引子近似及其电路设计

基于参数切换算法和离散混沌系统, 设计一种新的混沌系统参数切换算法, 给出了两算法的原理. 采用混沌吸引子相图观测法, 研究了不同算法下统一混沌系统和Rössler混沌系统参数切换结果, 最后引入方波发生器, 设计了Rössler混沌系统参数切换电路. 结果表明, 采用参数切换算法可以近似出指定参数下的系统, 其吸引子与该参数下吸引子一致; 基于离散系统的参数切换结果更为复杂, 当离散序列分布均匀时, 只可近似得到指定参数下的系统; 相比传统切换混沌电路, 参数切换电路不用修改原有系统电路结构, 设计更为简单, 输出结果受方波频率影响, 通过加入合适频率的方波发生器, 数值仿真与电路仿真结果一致.     

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     

基于多混沌系统的双图像光学加密算法

为了扩展双图像光学加密算法的密钥空间,克服双随机相位加密系统中随机相位掩模作为密钥难于存储、传输和重构的问题,突破传统图像加密的研究思路,提出了一种基于多混沌系统的双图像加密算法,构造了光学加密系统。系统增加混沌系统参数作为密钥,利用混沌加密密钥空间大和图像置乱隐藏性好的特点,构建基于Logistic混沌映射的图像置乱算法,利用Kent混沌映射生成的伪随机序列构造出一对随机相位掩模,分别放置在分数傅里叶变换光学装置的两端,图像经加密系统变换后得到密文。数值仿真结果表明,算法的密钥敏感性极高,能够有效地对抗统计攻击,具有较高的安全性。     

一种新的分段非线性混沌映射及其性能分析

研究了logistic混沌映射的相关性质,指出当系统参数取值改变时,产生的混沌序列在相空间不具有遍历性.基于以上分析,构造了一种分段logistic混沌映射,对logistic映射和定义的分段logistic映射的分岔图和Lyapunov指数进行了研究,同时通过实验对这二种映射生成序列的随机性、相关系数、功率谱等性能进行了比较分析.在此基础上,定义了一种新的混沌系统性能评价指标——分岔迭代次数.结果表明,定义的分段logistic映射不仅具有良好的遍历性,而且对应的混沌系统相关评价指标的性能良好. 关键词： 混沌系统 相关系数 Lyapunov指数 功率谱     

基于一阶时滞混沌系统参数辨识的保密通信方案

基于参数调制原理,针对一阶时滞Logistic混沌系统设计了相应的参数观测器,仅传递单路信号就可以成功辨识出系统中的未知参数,从而恢复出调制在参数中的模拟信号,并在此基础上采用不同频率信号代替“0”或“1”,设计出具体的数字保密通信方案.数值仿真验证了本方法的有效性. 关键词： 观测器 混沌保密通信 参数调制 滤波     

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.     

基于广义混沌映射切换的单向Hash函数构造

如何设计快速高效的单向Hash函数一直是现代密码学研究中的一个热点.提出了一种基于广 义混沌映射切换的Hash函数构造方法.这种方法首先构建产生多种混沌序列的广义混沌映射 模型,然后在明文信息的不同位置根据切换策略产生不同的混沌序列,并用线性变换后的信号 信息对混沌参数进行调制来构造单向Hash函数.初步分析了利用混沌映射实现单向Hash函数 的不可逆性、防伪造性、初值敏感性等特点.研究结果表明:这种基于广义混沌映射切换的Ha sh函数具有很好的单向性、弱碰撞性，较基于单一混沌映射的Hash函数具有更强的保密性能 ，且实现简单. 关键词： Hash函数 混沌 混沌映射切换     

一种混沌扩频序列的产生方法及其优选算法

提出一种基于组合映射模型产生混沌扩频序列的方法. 根据扩频序列的特性要求和多址干扰性能指标,给出了一种混沌扩频序列的优选算法;将得到的优选序列应用于直扩码分多址系统,在不同信道条件下进行仿真,并与优选的Logistic混沌扩频序列进行性能比较,结果表明本方法产生的混沌扩频序列具有和Logistic混沌扩频序列相近的良好性能,而且保密性更好. 关键词： 码分多址 优选算法 多径信道 误码率     

基于状态观测器的参数调制混沌数字通信

用状态观测器构造两个与混沌系统同步的子系统，将数字信号调制发送系统的参数，两同步系统交替与发送端同步. 在接收端，利用同步误差解调出信号. 以Henon混沌为例构造基于状态观测器的参数调制与解调系统，进行数值模拟，验证了该方法的有效性. 关键词： 状态观测器 混沌同步 参数调制     

混沌系统的统一投影同步

提出一种实现混沌系统投影同步的统一方法.通过构建一个广义比例矩阵和一个合适的响应系统,建立了混沌投影同步的通用模型,依据比例矩阵的不同种类,可实现广义投影同步、错位投影同步和广义混合错位投影同步等各种类型的混沌投影同步.利用Lyapunov稳定性理论给出了相应的证明,最后以多卷波混沌系统和超混沌Qi系统为例,进行了错位投影同步和广义混合错位投影同步的数值仿真,仿真结果进一步表明了该方法的有效性. 关键词： 混沌系统 广义比例矩阵 统一投影同步     

切换统一混沌系统族

拓展统一混沌系统的非线性函数,构建包含6类子系统的切换统一混沌系统族,不仅每个子类系统在参量空间随系统参数的变化实现切换,而且6类子系统在状态空间随系统非线性函数的变化实现连续切换.利用Lyapunov指数谱和分岔图对6类子系统随系统参数变化的整体情况进行分析,用数字信号处理(DSP)芯片对典型混沌系统的分时切换进行硬件实现. 关键词： 统一混沌系统 切换律 Lyapunov指数 数字信号处理     

Chaotic wideband microwave oscillations in a hybrid system consisting of a traveling wave tube and a collector oscillator

A novel hybrid microwave device based on a wideband microwave amplifier, a traveling-wave tube, one component of which is a multistage collector oscillator is proposed and experimentally studied. The collector oscillator can form a virtual cathode via deceleration of electrons that exit from the interaction space of the traveling wave tube. It is shown that this device can generate and amplify centimeter-wave chaotic wideband signals. The characteristics of the chaotic signals (spectral composition and total power) generated in different operating modes of the hybrid device are determined. The issue of amplification of the chaotic wideband signal generated with a virtual cathode in the traveling wave tube amplifier is concisely addressed.     

Generalized reduced-order synchronization of chaotic system based on fast slide mode

A new kind of generalized reduced-order synchronization of different chaotic systems is proposed in this paper. It is shown that dynamical evolution of third-order oscillator can be synchronized with the canonical projection of a fourth-order chaotic system generated through nonsingular states transformation from a cell neural net chaotic system. In this sense, it is said that generalized synchronization is achieved in reduced-order. The synchronization discussed here expands the scope of reduced-order synchronization studied in relevant literatures. In this way, we can achieve generalized reduced-order synchronization between many famous chaotic systems such as the second-order D\"{u}ffing system and the third-order Lorenz system by designing a fast slide mode controller. Simulation results are provided to verify the operation of the designed synchronization.     

A novel multi-directional multi-scroll chaotic system and its CCII+ circuit implementation

This paper proposes a generalized formula of multi-directional multi-scroll chaotic system. Based on the generalized formula, by adding the nonlinear functions, and controlling the parameters of system, multi-directional multi-scroll chaotic attractors with different order system can be generated. According to this method, the correctness of generalized formula is verified. Then, basic dynamic characteristics of the system including the fractal, equilibrium points, Poincaré section, Lyapunov exponent spectrum and bifurcation diagram are analyzed. Finally, a nine-dimensional chaotic circuit based on CCII₊ devices is designed, which verified the feasibility of the generalized formula and multi-directional multi-scroll chaotic circuit with CCII₊ devices.     

Generation of a novel spherical chaotic attractor from a new three-dimensional system

A new three-dimensional （3D） system is constructed and a novel spherical chaotic attractor is generated from the system. Basic dynamical behaviors of the chaotic system are investigated respectively. Novel spherical chaotic attractors can be generated from the system within a wide range of parameter values. The shapes of spherical chaotic attractors can be impacted by the variation of parameters. Finally, a simpler 3D system and a more complex 3D system with the same capability of generating spherical chaotic attractors are put forward respectively.     

混沌系统的自适应多变量广义预测控制与同步

提出了一种应用带时变遗忘因子的自适应多变量广义预测控制算法(β-MGPC)，对Lorenz，Rossler，Chua电路等典型混沌系统进行控制，使之跟踪任意给定参考信号，数值仿真表明了该控制算法的良好效果.这种方法的优点在于无需知道混沌系统的精确模型，便可实现混沌系统的大范围的跟踪和同步控制. 关键词： 混沌控制 混沌同步 自适应预测控制 时变遗忘因子     

Hybrid projective synchronization of chaotic fractional order systems with different dimensions

The hybrid projective synchronization of different dimensional fractional order chaotic systems is investigated in this paper. It is shown that the slave system can be synchronized with the projection of the master system generated through state transformation. Based on the stability theorem of linear fractional order systems, a suitable controller for achieving the synchronization is given. The hybrid projective synchronization between the fractional order chaotic system and hyperchaotic system is successfully achieved in both reduced order and increased order. The corresponding numerical results verify the effectiveness of the proposed method.     

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.     

变参数混沌时间序列的神经网络预测研究

研究一类复杂变参数混沌系统时间序列的预测问题.首先构造一个变参数Logistic映射,分析变参数混沌系统的特点,指出动力学特征不断变化的这类系统不存在恒定形状的吸引子;结合Takens嵌入定理和神经网络理论,阐述神经网络方法预测具有恒定吸引子形状的混沌系统可行的原因,分析研究其用于预测变参数混沌系统的潜在问题.变参数Ikeda系统的神经网络预测试验验证了理论分析结果,试验还表明,简单增大预测训练样本数可能降低泛化预测精度,训练集的选择对这类系统的泛化预测效果影响极大,指出混沌时间序列预测实用化必须研究解决这类变参数混沌系统的预测. 关键词： 混沌 预测 神经网络 变参数系统