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一类四维混沌系统切换混沌同步

物理学报 2007年第2期56卷 707-712页

作者：刘扬正姜长生林长圣南京航空航天大学自动化学院南京210016 南京工程学院非线性物理研究所南京210013

构建了一类可切换的四维混沌系统,通过选择器实现这类系统间的随机切换.简要地分析了四维混沌系统平衡点的性质、混沌吸引子的相图和Lyapunov指数等特性,并设计了实现四维混沌系统切换的实际电路.利用非线性反馈控制方法实现了这类系统... 详细信息

构建了一类可切换的四维混沌系统,通过选择器实现这类系统间的随机切换.简要地分析了四维混沌系统平衡点的性质、混沌吸引子的相图和Lyapunov指数等特性,并设计了实现四维混沌系统切换的实际电路.利用非线性反馈控制方法实现了这类系统与其中某个系统之间的切换混沌同步.根据系统稳定性理论,得到了非线性反馈控制器的结构和系统达到混沌同步时反馈控制增益的取值范围.

关键词：非线性反馈混沌同步四维混沌系统

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一个新的四维混沌系统理论分析与电路实现

物理学报 2006年第7期55卷 3307-3314页

作者：张宇辉齐国元刘文良阎彦天津科技大学电子信息与自动化学院天津300222

分析了一个新的复杂的四维混沌系统的基本特性,该系统每个方程中包含一个三次交叉乘积项,共有9个平衡点,它们相对于原点和坐标轴具有完美的对称性,并且相对于线性特性和不变流形具有很好的相似性.描述了两个同时共存的对称双翼吸引子.最... 详细信息

分析了一个新的复杂的四维混沌系统的基本特性,该系统每个方程中包含一个三次交叉乘积项,共有9个平衡点,它们相对于原点和坐标轴具有完美的对称性,并且相对于线性特性和不变流形具有很好的相似性.描述了两个同时共存的对称双翼吸引子.最后,设计了一个模拟电路来实现这个新的四维混沌系统,表明数值仿真和电路实现具有很好的一致性,同时说明在应用上由于频率不同导致的仿真与物理实现之间的重要区别.

关键词：四维混沌系统 Lyapunov指数共存双翼吸引子电路实现

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基于四维混沌系统的OFDM同步算法

通信学报 2010年第1期31卷 73-79,84页

作者：唐良瑞左琪崔维新华北电力大学电气与电子工程学院北京102206

针对传统同步算法计算复杂度高,符号同步和载波同步精度低,保密性差等缺点,提出一种基于四维混沌系统的OFDM同步算法。首先通过分析该四维系统的动力学特性、对初始值的敏感性和计算Lyapunov指数等方式,证明该系统是一个新混沌系统,并... 详细信息

针对传统同步算法计算复杂度高,符号同步和载波同步精度低,保密性差等缺点,提出一种基于四维混沌系统的OFDM同步算法。首先通过分析该四维系统的动力学特性、对初始值的敏感性和计算Lyapunov指数等方式,证明该系统是一个新混沌系统,并分析生成的混沌序列相关性质。然后将混沌序列用于构造一个L等分的同步训练序列,基于该同步训练序列提出一种新的OFDM系统符号同步和载波同步方法。理论分析和仿真结果表明新算法计算复杂度低,符号同步和载波同步精度高,增强了系统保密性。

关键词： OFDM系统同步四维混沌系统混沌序列

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一种四维混沌系统的逆最优控制

东北大学学报（自然科学版） 2006年第3期27卷 248-251页

作者：谢英慧张化光东北大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110004

采用逆最优控制方法为一种四维混沌系统设计了一个线性状态反馈控制器.基于Lyapunov稳定性理论,证明了所设计的控制器能够使受控系统全局渐近稳定到系统的零平衡点,并且使所提出的目标泛函取得极小值.两组数值仿真均表明,所设计的控制... 详细信息

采用逆最优控制方法为一种四维混沌系统设计了一个线性状态反馈控制器.基于Lyapunov稳定性理论,证明了所设计的控制器能够使受控系统全局渐近稳定到系统的零平衡点,并且使所提出的目标泛函取得极小值.两组数值仿真均表明,所设计的控制器是实用有效,易于实现,并且具有很好的鲁棒性.在不同的初始条件下,所设计的控制器可以将受控四维混沌系统的混沌轨道很快控制到系统的零平衡点.

关键词：四维混沌系统逆最优控制 Lyapunov稳定性理论全局渐近稳定目标泛函

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含大范围参数四维混沌系统的吸引子共存

深圳大学学报（理工版） 2024年第1期41卷 108-117页

作者：颜闽秀朱君洋沈阳化工大学信息工程学院辽宁沈阳110142

为确保图像加密和保密通信中信息安全传输,在YANG和CHENG构造的三维混沌系统基础上增加1维,提出改进的四维混沌系统.使用分岔图和Lyapunov指数谱对该系统进行动力学分析,证明该系统存在大范围参数混沌特性.通过改变系统初值,得到周期与... 详细信息

为确保图像加密和保密通信中信息安全传输,在YANG和CHENG构造的三维混沌系统基础上增加1维,提出改进的四维混沌系统.使用分岔图和Lyapunov指数谱对该系统进行动力学分析,证明该系统存在大范围参数混沌特性.通过改变系统初值,得到周期与周期、周期与拟周期、混沌与混沌多种吸引子共存.多角度观察相图和Poincare截面图,发现系统参数k能够控制吸引子在相空间中的伸缩,且当k到一定值后吸引子相图会停止缩小.通过对新系统设计偏移升压控制器,表明系统在工程应用中能改变信号极性.对新系统采用NIST测试方法,结果表明新系统具有良好伪随机性.研究结果说明新系统在实际应用中具有较大的潜在价值.

关键词：混沌大范围参数混沌共存吸引子四维混沌系统伸缩参数偏移升压 NIST测试保密通信

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基于四维混沌系统的数字图像加密算法

计算机工程与应用 2009年第12期45卷 104-106页

作者：郑洁韩凤英长沙航空职业技术学院长沙410014

根据高维混沌系统具有更高安全性的特点,提出一种基于四维混沌系统的数字图像加密算法。实验结果和分析表明,该算法加密效果良好,具有很强的明密文敏感性,密钥空间大,能够抵御统计攻击、穷举攻击,具有较强的抗干扰能力,即便是攻击者知... 详细信息

根据高维混沌系统具有更高安全性的特点,提出一种基于四维混沌系统的数字图像加密算法。实验结果和分析表明,该算法加密效果良好,具有很强的明密文敏感性,密钥空间大,能够抵御统计攻击、穷举攻击,具有较强的抗干扰能力,即便是攻击者知道加密所采用的混沌系统和具体的加密算法,但只要不知道完整的密钥,想要解密出原始图像也是比较困难的。该算法具有较高的安全性。

关键词：四维混沌系统混沌图像加密置乱替代

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一个新型四维混沌系统的构造与应用

燕山大学学报 2019年第1期43卷 25-33页

作者：卢辉斌薛瑶赵玲孙海艳燕山大学信息科学与工程学院河北秦皇岛066004 燕山大学河北省信息传输与信号处理重点实验室河北秦皇岛066004 河北建材职业技术学院机电工程系河北秦皇岛066004

本文构建了一个新型的四维混沌系统,并利用混沌和密码学的对应关系将其应用到彩色图像加密领域。首先分析了新系统的动力学特征:检验是否存在混沌吸引子,计算平衡点及Lyapunov指数,观察初值敏感性以及混沌信号的随机特性。并将新系统与... 详细信息

本文构建了一个新型的四维混沌系统,并利用混沌和密码学的对应关系将其应用到彩色图像加密领域。首先分析了新系统的动力学特征:检验是否存在混沌吸引子,计算平衡点及Lyapunov指数,观察初值敏感性以及混沌信号的随机特性。并将新系统与超混沌Chen系统进行了比较,以验证新系统混沌特性的优劣。然后将新系统应用到基于Hopfield网络的单像素加密算法中,并进行了仿真。仿真结果表明,新系统具有很好的混沌特性,产生的序列也具有很高的随机性,适用于图像加密领域;该单像素加密算法可有效抵抗差分攻击,剪切和噪声干扰。

关键词：四维混沌系统混沌序列神经网络彩色图像加密

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一个新的四维混沌系统及其电路实现

哈尔滨理工大学学报 2010年第2期15卷 4-8页

作者：朱建良赵洪超哈尔滨理工大学电气与电子工程学院黑龙江哈尔滨150080

为了产生复杂的混沌吸引子,提出了一个新的四维自治混沌系统,实现了真正的四翼混沌吸引子,通过仿真给出了该系统的时域图和功率谱图,同时设计了该系统的实现电路.试验结果与仿真结论完全一致.电路结构简单,实现容易.对保密通信和信号加... 详细信息

为了产生复杂的混沌吸引子,提出了一个新的四维自治混沌系统,实现了真正的四翼混沌吸引子,通过仿真给出了该系统的时域图和功率谱图,同时设计了该系统的实现电路.试验结果与仿真结论完全一致.电路结构简单,实现容易.对保密通信和信号加密等基于混沌的实际应用有重要意义.

关键词：四维混沌系统数值仿真电路实现

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新四维混沌系统设计及图像加密的研究

新四维混沌系统设计及图像加密的研究

作者：赵伟龙西北师范大学

学位级别：硕士

20世纪60年代,美国天文学家、混沌之父Lorenz在对大气紊动的观察中,注意到了“蝴蝶效应”,并用大量的数值试验和理论思考来阐明其现实重要性。混沌是非线性科学中的一个重要分支,对其研究主要体现在理论和实际应用两方面。在互联网技术... 详细信息

20世纪60年代,美国天文学家、混沌之父Lorenz在对大气紊动的观察中,注意到了“蝴蝶效应”,并用大量的数值试验和理论思考来阐明其现实重要性。混沌是非线性科学中的一个重要分支,对其研究主要体现在理论和实际应用两方面。在互联网技术日新月异的急速发展阶段,大众对网络的运用变得日益频繁,数字信息通过互联网实现共享。图像作为重要的信息载体,以直观性、生动性和交互性等特点使其成为重要的信息传播方式。所以为了防止信息被攻击,维护其传输过程的安全已经极为迫切。不同混沌系统由于其拓扑结构的不同,应用在数字图像加密当中的加密效果也不同。因此生成新的混沌系统分析其动力学行为,将其应用到图像加密中分析其安全性并对比不同系统的加密结果尤为重要。本文提出了一个新四维共轭洛伦兹混沌系统和一个新四维单涡卷混沌系统,系统的动力学行为可通过Lyapunov指数谱、分岔图、吸引子、平衡点和庞加莱截面等进行分析,结果表明其具有混沌特性。通过Multisim电路仿真技术,对两种不同的混沌系统进行了仿真,得到了与理论计算比较吻合的结论。利用现场可编程门阵列（FPGA）进一步验证新四维单涡卷混沌系统的物理实现性,验证结果与仿真结果一致。最后,基于两个新四维混沌系统设计了一种置乱和扩散相结合的脱氧核糖核苷酸（DNA）加密方法,并通过信息熵、相关性等分析该方案的加密效果,证明加密方法的有效性。主要研究工作如下:（1）构建了一个新四维共轭洛伦兹混沌系统和一个新四维单涡卷混沌系统,采用传统动力学方法分析其动态行为,利用Matlab对两种混沌系统进行了仿真计算,验证了其混乱特征。结果表明新四维共轭洛伦兹混沌系统和新四维单涡卷混沌系统动态性能比较复杂,且对参数的敏感性较高。（2）设计出新四维共轭洛伦兹系统和新四维单涡卷混沌系统的电路模型,通过Multisim软件对电路进行仿真实验,仿真结果与数值分析结果一致,表明了系统的物理实现性。利用FPGA进一步验证新四维单涡卷混沌系统的物理实现性,示波器显示的吸引子相图结果与数值仿真结果一致。（3）针对目前常用的一些图像密码算法抵御选择明文攻击的能力较弱,设计了一种基于混沌系统的置乱和扩散相结合的DNA加密方法。首先对明文图像进行Arnold置乱;随后对置乱变乱后的加密序列做DNA编码,实现二重加密;最后对DNA加密运算后的二次加密序列进行GF257扩散从而实现三重加密,这种加密方式进一步加强了算法的安全性。并对其进行了性能测试,结果表明该方案的加密效果好,安全可靠,且容易实施。通过信息熵、相关性等对比新四维共轭洛伦兹混沌系统和新四维单涡卷混沌系统在同一算法条件下的加密效果,结果表明新四维共轭洛伦兹混沌系统在图像加密方面更具优越性。

关键词：四维混沌系统动力学行为仿真电路 FPGA 图像加密