一种三维混沌系统的混沌同步研究

混沌同步在保密通信领域有着广阔的应用前景,但要实现混沌保密通信,位于接收端和发送端的两个混沌系统必须达到混沌同步。为此,采用简单的线性反馈控制实现了一个新三维混沌系统的混沌同步控制,并应用Lyapunov稳定性理论,证明了两个混沌系统在线性反馈控制下实现混沌同步的条件。根据这些同步条件,只要给定系统参数值,就能够判断两个混沌系统是否能够达到混沌同步;另一方面,也可以根据这些判据来选取实现混沌同步的系统参数。最后,进行了计算机仿真,验证了所得到的同步条件是有效的。

基于干涉模块增强共驱混沌同步密钥分发系统的安全性

基于共同信号驱动两相同激光器可以实现密钥分发,但驱动信号和响应激光器的输出信号存在的强相关会降低密钥分发的安全性。提出一种增强共驱混沌同步密钥分发系统安全性的方案。通过引入硬件变换模块,降低驱动与响应信号之间的相关性,进而保障密钥分发的安全性。选择马赫-曾德尔干涉仪(MZI)作为变换模块,利用MZI的延迟干涉效应实现对激光器输出信号的变换,并对MZI输出的时序波形进行双阈值量化,实现了100 km的光纤传输,速率为0.23 Gbit/s的密钥分发。实验结果证明:在基于混沌同步的密钥分发方案中,引入的硬件变换模块可以有效防止非法用户直接量化驱动信号窃取密钥,避免信息的泄露,实现合法用户的安全密钥分发。

改进滑模面的自适应终端滑模混沌同步控制

为了提高混沌同步误差在滑模面上的收敛速度,提出了一种改进的终端滑模面,并设计了自适应终端滑模控制律,改善了混沌同步控制性能。在终端滑模面中引入系统状态量的幂指函数积分项,提高了误差沿滑模面的收敛速度。针对同时考虑系统中存在未知参数、不确定项及外部扰动的混沌系统的同步控制问题,设计了自适应终端滑模控制律,实现了混沌同步系统的滑模控制,并对系统的稳定性进行了证明。将所设计的滑模控制方法应用于混沌同步控制系统中,相比于传统终端滑模控制方法,改进方法能够明显提高误差的收敛速度。仿真实验验证了所提方法的有效性。

基于LSTM的激光混沌同步通信

针对激光混沌保密通信系统中混沌信号接收双方硬件参数难以完全匹配的问题,用长短期记忆神经网络对发射端产生的大量混沌加密信号和部分载波信号进行充分训练,最终得到一个与发射端激光器系统高度相似的神经网络模型,并用此非线性模型代替接收端进行解密,实现了2 Gbit/s的混沌同步通信。该方法明显降低了混沌同步的复杂性。探讨了不同节点数量、耦合系数以及信噪比对于同步通信的影响,结果表明同步系数可以高达0.999966,均方根误差达到10^(−3)量级,误码率低至10^(−10)量级。最后通过图像传输系统验证了方案的可行性。

基于互耦合半导体激光器的多边形网络混沌同步特性研究

以三边三层多边形网络结构为出发点,建立互耦合半导体激光器的多边形网络结构模型,首先分析和研究了三边三层多边形网络结构中激光器的混沌同步特性。进而将三边三层多边形网络结构拓展到六边三层多边形网络结构甚至更为复杂的多边形网络结构,并以第一层的激光器为顶点激光器进行结构优化,研究了其结构中异层激光器之间的混沌同步。结果表明以三边三层多边形网络结构为基础,当增加多边形网络结构中边数,形成六边三层多边形网络结构甚至更为复杂的多边形网络结构时,除顶点激光器外的其他激光器仍能实现同层和异层混沌同步。

基于非对称互注入WRC-FPLDs的波长可调谐的混沌同步

提出了基于两个非对称互注入弱谐振腔法布里-珀罗激光器(weak-resonant-cavity Fabry-Perot laser diodes,WRC-FPLDs)的波长可调谐的混沌同步系统,实验研究了系统的同步性能.结果表明,在一定的非对称注入强度和频率失谐条件下,两个互注入WRC-FPLDs的对应模式之间能实现高质量的超前-滞后混沌同步,最大互相关系数Cmax可达0.90以上.增加两个互注入激光器之间的非对称注入程度并采用适当的负频率失谐有助于提升系统的同步性能.

面向共驱混沌同步密钥分发的Cascade-Biconf信息协商算法

针对传统Cascade算法协商效率低、吞吐量不高的问题,提出了一种面向共驱混沌同步密钥分发的Cascade-Biconf信息协商算法。该算法基于奇偶校验和二分法纠错算法的原理,将所得密钥进行置乱、分块并传输校验值用以二分法纠错。与传统Cascade算法不同,Cascade-Biconf信息协商算法通过优化分块的大小降低了协商过程中的交互次数和计算量。仿真结果表明:在通信双方初始密钥误码率为0.1的情况下,Cascade-Biconf信息协商算法可将传统Cascade算法的协商效率由0.76提升到0.84,总吞吐量提升27.9%。

混沌同步自保持特性在保密通信中的应用研究

给出了一种便于集成的改进型Chua电路,构造出一种具有一定鲁棒性、抗干扰等特性的驱动-响应式混沌同步系统,研究发现此混沌同步系统具有自保持特性,并给出研究结果。利用此特性,解决了目前如何同时在同一信道中传输混沌同步控制信号和密文信号的关键性问题,实验证明了此方法的可行性,为混沌在保密通信的实际应用奠定了基础。

修正的正弦反馈控制下的混沌同步

设计一种修正的正弦反馈控制器,降低非自治混沌系统的同步判据对系统初值的要求,使得混沌同步判据的适用范围变大.通过数值仿真,验证了该方法的可行性.

控制混沌和超混沌同步

利用控制混沌的原理和现代控制理论中的极点配置方法 ,运用单路组合信号反馈控制的方案 ,实现了离散混沌系统和超混沌系统的控制同步 ,从理论上给出控制混沌同步的解析条件 。

基于Chua电路混沌同步自保持特性的研究

本文介绍了Chua电路及其特性,给出实现非线性电阻的一种电路;利用Chua电路构造出一种驱动-响应混沌同步系统,利用仿真得出此同步系统具有一定鲁棒性、抗干扰等特性;根据此同步系统,仿真发现混沌同步具有自保持特性,并给出仿真结果,这一发现为混沌在保密通信的实际应用提供了依据。

基于分数阶混沌同步的数据安全传输研究

在分散计算环境下,数据传输的安全性是一个重要问题。加密传输作为最优有效的数据传输安全方法,能够有效防止窃听、篡改和隐私信息泄露等安全威胁。为解决数据安全传输问题,研究了分散计算中的安全隐患和挑战,通过选择和实现分数阶混沌同步的数据安全传输技术和措施,提出了针对性的解决方案。通过全面保护数据传输过程,可以提高分散计算的安全性和可信度,促进其在实际应用中的广泛应用。

基于Chua电路混沌同步自保持特性的研究(英文)

介绍了Chua电路及其特性,给出了实现非线性电阻的一种电路;利用Chua电路构造出一种驱动-响应混沌同步系统,通过仿真得出此同步系统具有一定的鲁棒性、抗干扰等特性;根据此同步系统,仿真发现混沌同步具有自保持特性,并给出了仿真结果,这一在混沌领域的首次发现为混沌在保密通信的实际应用提供了依据。

基于混沌同步的混沌脉冲定位调制研究

随着混沌理论和混沌同步的发展及完善,根据混沌脉冲定位调制(CPPM)的基本原理,提出一种基于混沌同步的混沌脉冲定位调制(CS-CPPM)实现方法,建立以蔡氏混沌同步电路和LOGSTIC映射为例的实现模型,用EWB仿真软件对蔡氏二极管、蔡氏电路以及蔡氏同步电路进行分析和实现,最后用MATLAB对整个系统进行仿真,实验结果论证了该方法的可行性,这样使得混沌脉冲定位调制信号可以利用现有的混沌映射实现,从而具有多样性和稳定的混沌特性,也使得混沌脉冲定位调制(CPPM)技术具有更多的实现途径和更深的研究与应用价值。

一种星形神经网络的混沌同步

通过理论研究和数值模拟,利用基于线性系统稳定准则(SC)的混沌同步方法,配置特殊的非线性项作为耦合函数,讨论一类Hindmarsh-Rose(H-R)神经元构成的复杂星形网络的混沌同步问题.提供了确定网络中神经元之间的同步误差发展方程,给出使神经元网络达到混沌同步的耦合强度的参考值和取值范围.在不同耦合强度影响下,观察神经元的同步过程,总结出各个耦合强度因子对该神经网络同步稳定性过程的影响.

基于Matlab/Simulink的混沌同步控制实验

利用Matlab/Simulink软件进行了Lorenz混沌系统的建模和同步控制实验。根据Lorenz系统的微分方程,分别采用了4种方法进行建模和仿真,并对这些方法进行了分析。采用状态线性反馈方法,设计了Lorenz混沌系统的同步控制实验,实现两个Lorenz混沌系统的同步控制。该仿真实验能够加深学生对混沌系统的建模和同步控制的理解,为混沌理论和实验教学提供了新途径。

基于Lorenz混沌同步系统的未知频率微弱信号检测

针对现有混沌类检测方法存在的不足,提出一种基于混沌同步系统测量强噪声背景下微弱信号频率值的新方法。该方法利用Lorenz混沌系统自身的初值敏感性、噪声免疫性和混沌系统的可同步性,采用驱动-响应法构建同步检测系统对微弱信号进行降噪处理,再结合多信号分类算法处理所得到的同步误差信号,最终实现微弱信号的频率测量。该方法有效解决了单Duffing振子参数设定复杂、运行状态转换时间长和状态判定困难的问题,也无需采用复杂的混沌系统阵列结构求解待测信号的频率值。仿真和实验结果表明新方法能够准确检测出微弱信号的频率,进一步完善了现有混沌类检测方法,为其应用于实际工程提供了新的思路。

EMR对混沌同步保密通信系统干扰的初步研究

使用 GTEM cell实验系统 ,研究了连续波电磁辐射对基于混沌同步理论的保密通信系统的电磁干扰。混沌保密通信系统采用由典型的 Chua氏混沌电路构造混沌同步系统 ,采用掩盖法对模拟信号进行加密传输。实验发现 :在 1 0 0 MHz～ 1 50 MHz的频率范围内 ,超过一定功率密度的电磁辐射会导致系统的混沌加密功能失效 ,此后即使停止电磁辐射 ,系统仍无法自行恢复到混沌加密状态。

Coullet系统异结构线性反馈混沌同步

用形式为x|x|非线性函数取代Coullet系统中的立方非线性函数得到变形Coullet系统。分析二系统的特性,发现变形Coullet系统与原Coullet混沌系统具有拓扑共轭关系。采用线性反馈方法实现了二个拓扑共轭异结构系统之间的混沌同步,根据Hurwitz稳定性判据,得到反馈控制增益k的理论值。设计了实现Coullet系统异结构线性反馈混沌同步的实验电路,并通过实验对理论分析进行验证,结果表明理论分析的正确性。

基于Lorenz系统切换混沌同步的保密通讯

该文提出利用Lorenz系统切换混沌同步实施保密通讯的方法。构建了有一定关联的两个Lorenz混沌系统,并通过选择器在系统间随机切换;用同一种控制方法既能实现不同Lorenz系统的混沌同步,又能实现相同Lorenz系统的混沌同步;发送系统可以在Lorenz混沌系统间随机转换,传输信道中混沌调制信号也随之不断变化;接收系统将混沌调制信号解调后,即可获取有用信号。由于发送系统的可选择性,导致保密信号的多样性和随机性,因此该保密通讯方法具有更好的保密性能。