检索结果-南通市图书馆

作者：张庆云南大学

学位级别：硕士

混沌学与相对论和量子并称为二十世纪三大科学,它的问世使人们探索宇宙奥秘提供了一个新的突破口。人们可以用某种确定的方法来描述生活中那些看似无序混乱的自然现象,甚至可以对混沌系统加以控制使无序趋于有序、混乱趋于规律。混沌序... 详细信息

混沌学与相对论和量子并称为二十世纪三大科学,它的问世使人们探索宇宙奥秘提供了一个新的突破口。人们可以用某种确定的方法来描述生活中那些看似无序混乱的自然现象,甚至可以对混沌系统加以控制使无序趋于有序、混乱趋于规律。混沌序列具有良好的伪随机性、对初值十分敏感和发散速度快等特点,在新兴的智能优化算法中具有广大的应用前景。非线性规划属于数学规划问题,而数学规划是一个古老的话题。20世纪,计算机技术的高速发展为许多新型非线性优化算法的出现提供了硬件条件。粒子群算法是一种模拟了生物种群寻找食物这一行为的算法。由于容易实现并且具有强大的搜索功能,粒子群算法成为了众多学者的研究重点。本文以混沌映射的方法选取粒子群算法中的初始种群。为了快速、合理、不缺失的选取初始种群,本文改进了传统的logistics映射,首先针对logistics映射遍历特性分布不均匀的特点,提出一种改进型的logistics映射(ILM),即从映射的概率密度函数入手推导出均匀化调节器公式以改善映射特性。通过仿真分析,加入调节器的logistics映射产生的数据在整个取值区间分布趋于均匀。进一步,为了有效提高混沌映射的发散速度,采取级联迭代的方式改进混沌动力学方程,通过分析级联混沌系统的李雅普诺夫指数,证明了级联方法可以有效的提高系统的发散速度。再次,本文深入研究了混沌系统的遍历性在实际应用中的适用性做了研究,发现其遍历性是基于全局的角度来说,当取有限长的混沌序列时,其遍历性有局限性,在具体应用中应设定个判定条件。粒子群算法本身具有初始种群选取无定则、迭代后期易陷入局部极值等缺陷,而改进后的混沌序列具有快速的发散性、强大的遍历性、高度的随机性等特点。本文结合以上的改进的混沌序列对粒子群算法进行优化,得到一种均匀化级联混沌粒子群算法(ICPSO)。通过对改进型logistics序列进行线性变换初始化粒子位置信息和初始速度信息,使粒子的分布随机并且能遍历变量的取值空间。同时对每次迭代的粒子种群中的最优值混沌化,使得粒子“变异”,由此在迭代过程粒子的多样性就得到了保证。最后本文将改进型混沌粒子群算法(ICPSO)应用在优化天线参数设计上。利用MATLAB天线工具箱对工作在300MHz的半波偶极子天线进行建模并分析其S11图,然后运用优化算法对天线臂的长和宽进行参数优化,找到能使天线工作的中心频率最贴近预期频率点的参数尺寸,通过实验仿真发现ICPSO算法对半波偶极子天线的优化效果良好且效率高。

关键词：混沌 logistics映射粒子群算法 MATLAB 天线参数优化

Chebyshev均匀化混沌系统重构及其在彩色图像加密算法中的应用

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Chebyshev均匀化混沌系统重构及其在彩色图像加密算法中的应用

作者：孔艳云南大学

学位级别：硕士

混沌是指确定的非线性系统在一定的条件下产生的无规则或类随机的现象。混沌系统具有良好的初始误差发散、遍历性、拓扑传递性、有界性和周期点密集等特性,因此被广泛应用于信息安全、图像数据压缩、最优参数设计和扩频通信等领域。目... 详细信息

混沌是指确定的非线性系统在一定的条件下产生的无规则或类随机的现象。混沌系统具有良好的初始误差发散、遍历性、拓扑传递性、有界性和周期点密集等特性,因此被广泛应用于信息安全、图像数据压缩、最优参数设计和扩频通信等领域。目前许多常用的一维混沌映射(如Logistic、Sine和Tent映射等),都存在参数范围有限、非线性行为不足和混沌退化的问题,并且难以输出均匀分布的混沌序列,这些缺点使其在实际应用中受到了极大的限制。因此,如何对低维的混沌系统进行系统而全面的研究和应用,成为了当前非线性动力学领域亟待解决的重要问题。Chebyshev映射的时间序列分布不均匀且具有两端双峰特点,将其用作图像加密算法的密钥安全性较低,因此本文针对这一问题提出了一种均匀化混沌映射的重构方法。该方法在保持完整非线性动态结构的基础上,改变了 Chebyshev映射两端的双峰分布,使新的动态结构具有均匀的分布特性和更高的系统结构复杂性。实验数据表明,当级联的级数N≥2时,系统的概率分布趋于均匀化;当级联的级数N=4时,信息熵超过了 Rand函数。同时,Lyapunov指数、谱熵和NIST检测的P-value值等指标都有了较大提升。分析表明,新的动力学结构具有均匀分布特性和较高的系统结构复杂度,更符合密码系统的高要求。进一步,本文以所提出的新型动力学系统为核心,构建了一种多图像特征信息高度融合的彩色图像加密算法,即将像素的位置、色度值和通道顺序三个特征进行统一变换以提升算法整体安全性。该加密算法先采用由外向内、由远及近的回旋交换式置乱来分离相邻明文像素间的相关性,并使用非顺序编码将明文图像中的微小变化传播到整个密文图像中。实验结果表明,所提出的图像加密方案具有很高的安全性能,因为与几种现有方法相比,它在各项抗攻击测试中都取得了优异的结果。

关键词： Chebyshev映射均匀化重构复杂性分析彩色图像加密安全性分析

离散时间并行优化完全服务轮询排队系统二阶特性解析

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离散时间并行优化完全服务轮询排队系统二阶特性解析

作者：葛俊阳云南大学

学位级别：硕士

轮询系统是一种公共服务资源动态调度策略,具有无冲突、高效率和强稳定性的特点。轮询系统在智能交通调度、无线通信网络、时间敏感性网络、车联网和计算机网络等领域广泛应用。随着通信系统的规模性部署与广泛商用,网络中接入的数据量... 详细信息

轮询系统是一种公共服务资源动态调度策略,具有无冲突、高效率和强稳定性的特点。轮询系统在智能交通调度、无线通信网络、时间敏感性网络、车联网和计算机网络等领域广泛应用。随着通信系统的规模性部署与广泛商用,网络中接入的数据量和业务种类正呈现爆炸式增长。特别是,通信网络新增的业务场景,如虚拟现实、工业互联网、天地一体化网络等对时延、功耗、接入设备的数量和可靠度等重要指标也提出了更高的要求。随着社会中各种应用的不断更新,通信网络的理论及技术难题接踵而来。在密集站点和海量数据流量情况下,如何保证系统的整体效能是急需解决的问题之一。轮询系统是由一个服务器和个队列组成,其运行方式是个队列有序接入和周期性访问服务器。基于数理解析方面轮询系统是由维随机变量构成的复杂系统,对维随机变量求解一阶偏导数和二阶偏导数是非常困难的,这也是本研究难点所在。特别是,随着国内外学者对轮询系统不断深入研究,导致轮询系统的控制过程越来越复杂,系统的数学解析过程变得更加困难。轮询系统是一种多变量控制的非线性系统,随着顾客到达率的增加系统性能呈现出非线性的急剧变化趋势。因此,精确解析出系统特性指标对轮询系统的研究具有极大的指导意义。针对提高传统完全服务轮询系统服务效率的问题。本论文首先阐述了传统完全服务方式轮询系统的调度控制特点,进一步从数理分析中发现服务器查询转移过程在整个流水线式的周期性操作中对系统性能的影响较大,并行优化处理服务器服务和转移两个控制流程能较好的改善系统服务效率。因此,本论文提出了离散时间并行优化完全服务轮询系统。利用排队论和马尔科夫链对系统进行数理建模。根据概率母函数理论,构建出维随机变量的系统状态变量方程,并完整的解析出一阶性能指标平均排队队长和平均查询周期以及二阶性能指标平均等待时延的数学表达式。然后,通过计算机仿真实验得到统计分析结果与理论计算值基本一致。不仅验证了公式推导的正确性,而且从仿真图可以明显看出新提出的轮询系统的队长、周期和时延相比传统完全服务轮询系统都有了明显的改善。随着顾客到达率的增加,这种趋势更加明显,符合系统改进的初衷。最后,基于高可靠性保障的需求,将新提出的轮询系统应用到时间敏感性网络调度算法中,构建了系统数理分析模型,并通过对数理公式的推导得到系统的主要参数指标。从实验分析结果来看,改进后的轮询调度策略不仅可以保障时间敏感性网络稳定传输,而且可以提高网络整传输效率。

关键词：轮询系统并行优化完全服务平均排队队长平均等待时延二阶特性时间敏感性网络

并行优化门限服务轮询排队系统的二阶特性研究

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并行优化门限服务轮询排队系统的二阶特性研究

作者：罗启鹏云南大学

学位级别：硕士

随着现代工业进入工业4.0时代,与之相关的通信网络、工业制造、智能交互和大数据等方面得到前所未有的发展,特别是通信网络在通信内容、通信手段及通信模式方面的发展给相关产业带来了更多的技术创新空间。同时,网络中的计算、存储、链... 详细信息

随着现代工业进入工业4.0时代,与之相关的通信网络、工业制造、智能交互和大数据等方面得到前所未有的发展,特别是通信网络在通信内容、通信手段及通信模式方面的发展给相关产业带来了更多的技术创新空间。同时,网络中的计算、存储、链接等系统服务资源分配也面临着更大的挑战。轮询控制为系统服务资源提供了一种非竞争的简洁可靠的调度策略,这种控制策略在高负载的情况下能够避免了接入终端间的竞争冲突,从而使得系统资源得到更大效率的利用。近年来,通过对轮询系统结构的不断改进以提高服务效率是国内外学者一直穷追不舍的研究热点。本文在对基本门限服务方式的轮询系统控制机理分析基础上,基于超流水线调度的思想提出了并行优化查询转移和服务流程的门限服务轮询系统调度策略,利用排队论和随机过程理论对顾客到达、服务器查询和服务以及转移等过程进行数理建模,论文数理分析模型是三个随机过程相互嵌套相互作用的多维随机变量复杂系统,对其系统方程进行一次和二次求导后才能迭代求解出关键的系统参数,这样的分析过程具有相当高的复杂度和难度,所求得的结果一直以来国内外的大部分研究只能得到近似解。该轮询系统使用N维随机变量的系统状态概率母函数构建出并行优化门限服务轮询系统的系统状态变量方程,并对系统方程进行求解,得到了系统的平均排队队长、平均查询周期和平均等待时延系统的精确解析表达式。论文进一步对该优化模型进行了仿真实验统计分析,统计分析值与理论计算结果相一致。最后,通过与传统的门限服务系统的系统性能评估对比,验证了并行优化门限服务轮询系统在服务过程中显著降低了系统的排队队长和等待时延,有效提高了系统响应速度,具有更好的系统稳定性。论文的数理解析过程为轮询服务系统的演进研究和应用拓展了更大空间。

关键词：轮询系统并行优化门限服务平均排队队长平均查询周期平均等待时延

完全门限优先级服务的并行优化轮询控制系统二阶特性解析

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完全门限优先级服务的并行优化轮询控制系统二阶特性解析

作者：马若飞云南大学

学位级别：硕士

轮询是一种公共服务资源动态调度策略。因其自身具有有序接入和周期性访问控制方式使得轮询系统具有高可靠性的特点。轮询系统多被应用于无线通信网络、服务器集群负载均衡、智能交通调度、经济发展预测、工业生产调度、远程医疗和微震... 详细信息

轮询是一种公共服务资源动态调度策略。因其自身具有有序接入和周期性访问控制方式使得轮询系统具有高可靠性的特点。轮询系统多被应用于无线通信网络、服务器集群负载均衡、智能交通调度、经济发展预测、工业生产调度、远程医疗和微震监测等领域。伴随顾客数量剧增的同时,网络平台、服务方式和新兴业务不断推陈出新,使得有限的服务资源与不断增加的顾客服务需求之间的矛盾越来越突出。特别是,通信网络中复杂的网络结构、超密集接入站点和巨大的数据流量对服务资源的分配方式提出了巨大挑战,如何使用高效且可靠的轮询服务来满足当下网络环境的服务需求是国内外学者研究的热点问题之一。轮询系统控制过程是由顾客到达站点的过程、服务器的服务过程和服务器在站点之间的转移过程组成。三个过程之间的紧密联系和相互影响导致对轮询控制系统的数学建模和分析具有非常大的难度。特别是,随着对轮询系统的不断改进,系统控制策略越来越复杂,使得系统求解难度急剧上升。轮询系统性能的准确评估依赖于对其控制过程的非线性系统求解。虽然在国内外对轮询系统的研究中大部分只能得到近似解,但是能够对轮询服务系统的精确求解更具有理论和实际应用价值。论文在对三种基础轮询系统和并行门限轮询系统进行系统总结的基础上,从优化和改进系统服务过程和服务器查询转移过程入手,将并行优化的思想由单级轮询系统引申到了两级轮询系统中。本文基于优先级轮询架构和并行调度的思想,提出了一种离散时间完全门限优先级服务并行优化轮询系统。该系统将优先级轮询系统中服务器的服务过程与转移查询过程并行优化调度,改变了传统轮询系统单一的流水线式的调度过程,在满足区分业务优先级服务的同时更提高了轮询系统的整体效率。进一步,应用排队论和随机过程理论构建了该系统的N维随机变量数理分析模型,精确解析了系统一阶特性和二阶特性的数学期望完整表达式。论文对该模型进行了计算机仿真实验,统计分析实验结果与理论分析相一致。系统性能分析表明,该优化系统提升了系统的平均排队队长（AQL）、平均循环周期（ACP）和平均等待时延（AWT）,能更好的满足在密集站点接入和高负载条件下的区分优先级服务和时延敏感性需求。最后,论文将提出的完全门限优先级服务并行优化轮询系统与片上网络的仲裁调度算法相结合,构建了与之对应的数理分析模型,并完成了系统关键性能指标的精确求解。结果表明在密集数据传输条件下改进的轮询控制策略能够为片上网络系统MAC层控制协议提供针对性的服务质量保障和更高效的整体调度效率。理论上,完全门限优先级服务的并行优化轮询系统的完整解析进一步推进了轮询系统理论研究的进程。

关键词：轮询系统优先级架构并行优化系统一阶特性二阶特性

高复杂度混沌动力学系统分析及其在网络空间安全中的应用研究

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高复杂度混沌动力学系统分析及其在网络空间安全中的应用研究

作者：唐建超云南大学

学位级别：硕士

自从上个世纪80年代后期英国数学家Matthews介绍了“混沌密码”的概念后,许多研究已经证实,混沌技术在网络空间安全方面具有巨大的潜力。由于混沌系统的初值敏感性、拓扑传递性、非周期性和轨道稠密等良好统计特性可以有效地提高加密系... 详细信息

自从上个世纪80年代后期英国数学家Matthews介绍了“混沌密码”的概念后,许多研究已经证实,混沌技术在网络空间安全方面具有巨大的潜力。由于混沌系统的初值敏感性、拓扑传递性、非周期性和轨道稠密等良好统计特性可以有效地提高加密系统的性能。因此,基于混沌系统的研究受到了许多研究者的关注,尤其在图像加密方面与混沌系统的结合受到众多研究者的青睐。然而,现有的许多混沌系统参数空间相对狭窄,不能生成随机性强和均匀分布的序列,这可能会降低密码系统的可靠性。为此,本文构建了具有良好伪随机特性的新型混沌系统模型,并基于该混沌模型设计了一个新的图像加密算法。首先,本文利用正弦映射的泰勒展开式近似推导出了一维正弦级联混沌系统的周期分叉点,并指出级联可以增加混沌系统的不动点数量,而不动点数量的增加是导致混沌系统变得异常复杂的内在原因。系统不动点数量越多,系统的复杂性越高;反之,不动点数量越少,系统的复杂性越低。而后,利用Lyapunov指数、信息熵、样本熵、谱熵等方法,对一维正弦级联混沌系统进行了动态性能研究。其次,本文提出了一种能产生极大Lyapunov指数(LE>60)的新型非线性动力学系统框架,即一维反正弦混沌映射(one-dimensional arcsine chaotic map,1-DACM)系统。该系统采用反正弦函数和级联的方法产生更为复杂的吸引子结构,使系统的内在复杂性得到大幅度提升。同时,以反正弦函数作为非线性反馈函数对级联混沌系统进行相空间结构扰动,从而使系统的输出状态值均匀分布在整个相空间内。本论文主要讨论了采用该结构的三种非线性动力学系统特性。性能分析表明,1-DACM系统生成的混沌时间序列在保持混沌性的基础上,具有良好的非周期性和均匀分布特性,符合密码系统的高要求。最后,本文以所提出的混沌系统为核心,构建了一种以位置置乱、循环像素编码、像素扩散和N重循环结构为框架的图像加密算法。该加密算法的密钥结构与明文有着密切联系,而后再通过循环像素编码建立起每一个像素之间的关系,因此该加密算法具有极强的灵敏度和优秀的抗差分攻击能力。通过大量的实验验证了加密方案的有效性和可行性,因而该加密方案具有良好的应用前景。

关键词：网络空间安全反正弦混沌映射系统图像加密复杂性分析灵敏度抗差分攻击

基于均匀化Chebyshev映射的协作型人工蜂群算法研究

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基于均匀化Chebyshev映射的协作型人工蜂群算法研究

作者：黄滨云南大学

学位级别：硕士

随着最优化问题在理论研究和工程实践中的广泛应用,基于群体优化的人工蜂群算法成为当下研究的热点方向之一。经典人工蜂群算法具有步骤简洁、参数依赖性弱、执行效率高等优势,适用于处理复杂的非线性问题。但是,该算法在全局开拓性、... 详细信息

随着最优化问题在理论研究和工程实践中的广泛应用,基于群体优化的人工蜂群算法成为当下研究的热点方向之一。经典人工蜂群算法具有步骤简洁、参数依赖性弱、执行效率高等优势,适用于处理复杂的非线性问题。但是,该算法在全局开拓性、邻域边界划分及收敛效率等方面存在着不足。因此,对人工蜂群算法进一步地完善具有重要的理论和现实意义。混沌是一种具有丰富时空动态特性的运动方式,它的运动轨迹体现了随机性、遍历性、初值敏感性和不可预测性等混沌特征。随着人们对混沌现象的深入研究,混沌的行为特性己经渗透到物理、气象、金融和信息等领域。近年来,混沌理论在群体智能算法、扩频通信和网络安全等方面的研究与应用越来越成为国内外学者关注的热点领域。本文在深入研究Chebyshev映射的基础上,针对混沌映射分布不均匀和经典人工蜂群算法存在的不足进行了系统地分析与优化,并取得了g 些研究成果。论文主要工作及创新点如下:(1)本文构建了一种基于均匀化分布的Chebyshev映射系统。为满足值域均匀化分布的需求,先依据Chebyshev映射的概率密度函数数理推导出均匀化调节函数,将其与原映射复合构造出新的系统方程。进一步,通过数值分布频数图、信息熵、近似熵、离散熵、K熵、平衡性和相关特性等指标对系统进行仿真。分析表明,新系统与同类系统相比具有更优的均匀分布特性、平衡性和更低的序列复杂度,说明本文的均匀化调节有效地改善了原映射的混沌特性,为下一步具体应用打下基础。(2)本文提出了一种融合协作采集控制的人工蜂群算法。为提高人工蜂群算法的迭代累加效能、全局开拓性和局部寻优能力,本文分析了蜜蜂在实际采蜜过程中释放示踪信息素、由近及远的非直线搜索方式和善于利用零星蜜源等勤奋采集行为机理,发现蜜蜂通过添加标识使得短期内己搜索的区域和二次规划搜索区域产生关联,避免了自身和蜂群的重复搜索,大大提高了采集效率。因此,本文利用混沌时间序列具有的独立相关特性来仿效蜜蜂的采集控制策略,提出了一种的协作型人工蜂群算法。论文先引入均匀化Chebyshev映射不断迭代产生具有相关性的均匀分布可行解。其次,构造出与蜜源紧密结合且相对独立的邻域区间进行混沌遍历搜索。最后,通过对不同特性函数进行最优解测评,实验结果表明算法在有限蜂群个体的条件下,实现了收敛性能、最优解精度和寻优效率的提升。本文工作主要是先基于均匀化Chebyshev映射,根据随机变量函数的分布定理,构造出一种新的非线性系统并进行了详细的性能分析;再将其融入到人工蜂群算法的优化改进中。结果证明,优化后的协作型人工蜂群算法在求解非线性问题时具有更好的收敛性、稳定性和准确性。

关键词：人工蜂群算法 Chebyshev映射均匀化分布协作采集最优解测评

复合混沌系统的动力学特性研究及其在保密通信中的应用

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复合混沌系统的动力学特性研究及其在保密通信中的应用

作者：赵雷云南大学

学位级别：硕士

经典一维混沌映射的种类有限,且大都形式简单、参数单一,所生成的时间序列分布也不均匀,这些的特点使其在网络通信和信息安全方面的应用受到极大限制。由于多个一维混沌映射复合而成的新系统具有种类和结构的多样性,可以为混沌理论的研... 详细信息

经典一维混沌映射的种类有限,且大都形式简单、参数单一,所生成的时间序列分布也不均匀,这些的特点使其在网络通信和信息安全方面的应用受到极大限制。由于多个一维混沌映射复合而成的新系统具有种类和结构的多样性,可以为混沌理论的研究和应用提供了更大的发展空间。因此,如何系统而全面地掌握复合系统特性成为了目前非线性动力学研究和应用的关键问题和研究热点。论文首先以初始误差为研究对象,通过对其在系统反复迭代中传递变化过程的定量分析,精确解析了复合系统的初始误差发散特性,理论推导和实验一致表明解析结果为准确评估复合系统的混沌性提供了普适性依据。其次,论文以一维Logistic映射为例说明了系统多级级联的构建造成了系统不动点数量指数型地增长,进而使得迭代过程中系统不动点的稳定性状态转化变得更为复杂。这种系统动力学行为不但为拓展密钥数量提供了较大空间,更使得由系统迭代生成的时间序列具有更高的序列复杂度。再次,在保持系统动力学结构完整性的前提下论文基于最大熵理论构建了一维Logistic映射多级级联均匀化系统模型。熵谱分析表明,与近期提出的几种一维耦合映射相比较,该映射在继承混沌性的基础上具有了更优良的随机特性。最后,论文以一维Logistic映射多级级联均匀化映射为核心,构造了纵横双向编码-位置置乱-灰度掩盖三级流程结构的强扩散性图像加密算法。论文通过对密文像素直方图、相关性、信息熵以及抗差分攻击测试等指标的分析评估,验证了该算法相比现有的加密算法具备更好的加密效果和更高的安全性。

关键词：一维混沌复合映射 Lyapunov指数时间序列复杂度级联均匀化映射混沌图像加密