一种基于多卷保守混沌系统的伪随机信号发生器的设计及实现

为产生新的数字混沌伪随机序列,提出一个哈密顿能量与体积均保守的多卷保守混沌系统,且分别利用理论分析和数值分析的方法研究系统的保守性、稳定性、多卷特性等动力学特性。可以发现,系统具有很好的遍历性、复杂性以及较强的伪随机性。对系统进行美国国家标准技术研究所(NIST)测试,所有的测试指标均满足伪随机信号的标准条件。另外,还利用现场可编程门阵列(FPGA)技术设计实现了该多卷保守混沌系统,为混沌应用提供多卷保守混沌系统模型及伪随机信号发生器。

基于保守混沌系统的图像加密算法

提出一种新的基于保守混沌系统的图像加密算法。利用给定初始值与参数的离散standard映射生成混沌序列,使用混沌序列构造改进的魔方变换对图像进行置乱,并对各像素点的灰度值与混沌序列进行链式循环异或。算法设计简单、易于实现,避免了耗散混沌系统的固有缺陷,改进了魔方变换的置乱方法,克服了仅使用置乱方法加密图像的缺点。仿真试验与结果分析表明,该算法具有较高的安全性。

具有无穷多共存类吸引子的保守混沌系统同步控制

提出了一个三维的保守混沌系统,在MATLAB中绘制它的类吸引子图、相图、Lyapunov指数图及分析它的动力学特性,可以验证该系统是一个保守混沌系统。之后对系统进行正弦项变换,得到了一个新的三维系统,对变换后的系统进行分析,可以验证其也是保守混沌系统,且具有无穷多共存类混沌吸引子。最后,构造了一种多通道误差系统及同步控制方案设计,以变换后的具有无穷多共存类吸引子的系统为研究对象进行误差及同步控制设计。仿真结果验证了多通道误差系统及同步控制方案的有效性。

具有无限类混沌吸引子的保守混沌系统自适应滑模控制

提出一个具有类混沌吸引子的三维保守混沌系统,新系统在Sprott A基础上增加了一个余弦项并将常数项改为变参项。首先,分析了该系统的典型混沌特性,着重分析了参数变化时的李雅普诺夫指数、时序图以及相应相图。然后,通过改变初始值,得到获得无限类共存吸引子的方法并进行仿真验证。最后,在不确定和干扰作用下设计自适应滑模控制器,实现对新混沌系统的同步控制,并利用Matlab仿真验证所提控制器的有效性。

一种基于保守超混沌系统的脆弱水印算法

提出了一种新颖的基于混沌系统的数字图像脆弱水印算法。所提出的方案引入了一个高维保守超混沌系统与数字图像关联生成混沌序列,通过转置卷积重构后得到水印信息,将其嵌入到图像像素的最低有效位(Least Significant Bit,LSB)。相比耗散混沌,保守超混沌系统因其不具有混沌吸引子的性质和超混沌特性,可以在符合人眼视觉的掩蔽性的同时,增强安全性能。实验结果表明,该方法安全可靠,能够在各种攻击下获得较高的篡改检测和定位精度。

新的具有宽参数范围的五维保守超混沌系统的动力学研究

保守系统因为没有吸引子,与常见的耗散系统相比,它的遍历性更好,伪随机性更强,安全性更高,更适合应用于混沌保密通信等领域.基于此,设计了一个新的具有宽参数范围的五维保守超混沌系统.首先,进行Hamilton能量和Casimir能量分析,证明了新系统满足Hamilton能量保守且能够产生混沌.然后进行动力学分析,包括保守性证明、平衡点分析、Lyapunov指数谱和分岔图分析,证明了新系统具有保守系统的特点,且能够在宽参数范围内一直保持超混沌状态,同时对比宽参数范围内系统的相图和Poincaré截面图,结果表明随着参数增大,系统的随机性和遍历性得到增强.接着,对新系统进行NIST测试,结果显示该系统在宽参数范围内产生的混沌随机序列具有很强的伪随机性.最后对保守超混沌系统进行电路仿真和硬件电路实验,实验结果证实了新系统具有良好的遍历性和可实现性.