基于四维混沌系统的彩色图像加密算法

图像加密算法研究在确保图像信息安全方面至关重要,图像中包含的信息量较大,相邻像素间存在较强的关联性,在传输过程中容易造成信息泄露。为了打破图像相邻像素间较强的关联性以及提高抗攻击性,提出了基于四维混沌系统DNA编码的彩色图像加密算法。采用四维混沌系统模型产生混沌序列,利用产生的混沌序列和DNA编码等方法对加密图像进行置乱处理,最后对图像加密效果和抗攻击性能进行对比验证。仿真结果表明,通过该算法对图像加密后,相邻像素间的关联性大大削弱。相较于对比算法,该算法能够对彩色明文图像进行有效的加密,同时算法具备抵御干扰和攻击的能力,显著提高了图像的安全性,在彩色图像加密领域具有一定的发展前景。

含大范围参数四维混沌系统的吸引子共存

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.

一个新四维混沌系统的状态观测器同步

为促进结构简单型混沌系统在工程上的应用,提出一个新的仅有一项二次非线性项的四维混沌系统.对提出的新系统的动力学性质进行理论分析,并通过MATLAB工具绘制出新系统的吸引子图和Lyapunov指数图等.仿真结果验证了系统的混沌特性.选用状态观测器对新混沌系统进行同步设计,再通过MATLAB软件数值仿真,对生成的误差图像进行实验观测,获得了良好的实验结果,也证实了该同步方法的可行性.

基于四维混沌系统的OFDM同步算法

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。

一个新型四维混沌系统的构造与应用

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。

一种四维混沌系统的逆最优控制

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.

一个新的四维混沌系统及其电路实现

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.

一个新四维混沌系统的Hopf分岔分析

通过非线性动力学理论,分析了一个四维混沌系统平衡点的稳定性及其基本动力学特性,并通过中心流形理论和范式理论,给出了决定系统周期解稳定性和方向的表达式.最后,通过数值仿真证明了理论分析的正确性.

基于四维混沌系统的数字图像加密

提出基于四维混沌系统的数字图像加密算法.利用四维混沌系统产生的伪随机序列,对数字图像像素值的二进制分块进行空间位置置乱.实验结果表明,该算法密钥空间大,具有好的置乱度,加密效果好,安全性高,可以有效防止统计攻击,并具有抗剪切、加噪等攻击的能力.

一个新颖的四维混沌系统及其微控制器实现

在对基本Sprott B混沌系统引入参数后,通过增加一维控制器并反馈至Sprott B混沌系统状态方程,构建出一个具有唯一临界稳定平衡点的新四维混沌系统。采用相轨图、Lyapunov指数谱和分岔图等动力学工具对新混沌系统进行了仿真分析。结果表明,当参数变化时,系统可以在周期、准周期与混沌之间演变,存在独特的动力学行为和较大的鲁棒混沌区域。最后,基于改进的Euler算法进行系统离散化后,采用微控制器MSP430F5438A进行了相应的实验验证。

基于四维混沌系统的数字图像加密算法

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。

一种新的四维混沌系统及其数字实现

提出了一种新的四维混沌系统,利用数值分析、相图与时序图分析、分岔图与Lyapunov指数图分析方法从不同方面分析了系统的基本动力学行为,并对不同参数下系统的吸引子状态进行分析。最后,对系统产生的混沌序列进行国际化标准的NIST随机性测试,并在DSP平台实现了系统的伪随机数字序列。实验结果与数值分析结果一致,系统产生的伪随机序列性能良好,可用于混沌通信系统和密码加密中。

一个新四维混沌系统的分析、控制与电路实现

本文首先对新四维混沌系统的动力学特性进行分析。而后,采用改进型模块化混沌电路设计方法设计新四维混沌系统的电路模型并于A + D Lab实验平台上搭建其模拟电路实现,从硬件上验证该新四维混沌系统可产生混沌运动现象。针对新四维混沌系统的稳定性控制,本文通过建立被控新四维混沌系统的数学模型,基于Lyapunov稳定性理论,设计单变量线性反馈控制器并搭建其硬件电路实现,从硬件上验证被控新四维混沌系统不再产生混沌或周期运动而是渐近稳定于平衡点原点,以及所设计的线性反馈控制器的可行性与有效性。

吸引子共存的四维多稳态混沌系统及同步电路

文中设计了一种具有多翼吸引子的四维混沌系统,通过改变系统的多组参数,观察到吸引子结构由四翼变为双翼。采用相图、Lyapunov指数谱、分岔图和复杂度等方法,验证系统的动力学特性。结果表明,通过改变系统参数和选择不同的初始值,系统呈现出极性相反但结构相似的吸引子共存现象。使用Multisim仿真软件进行了电路仿真,发现数值分析和模拟仿真结果一致,验证了系统的可实现性。最后,采用线性反馈同步法对该系统进行了同步控制,并成功实现了同步电路仿真。所设计系统具有丰富的多稳态特性,主从系统在极短的时间内达到了同步,同步效果良好,可广泛应用于保密通信领域。

基于四维超混沌系统的光通信数据加密研究

针对当前光通信数据存在的安全问题,为了提高光通信数据加密效果,设计了基于四维超混沌系统的光通信数据加密方法。首先采集光通信信号,通过量化处理,得到光通信数字信号;然后对光通信信号实施非线性预补偿、盲均衡操作;最后采用增广Lü系统设计耗散四维超混沌系统,转化系统状态值;采用四维超混沌系统对光通信信号实施数据进行加密处理。测试结果表明,设计方法在对一个混沌伪随机序列值与整型数做出微小改变后,无法解密出原始光通信信号数据,密匙敏感性强,且最大加密混沌同步误差仅为0.053,说明该方法加密效果较好。

一个新的四维混沌系统理论分析与电路实现

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.

一类四维混沌系统切换混沌同步

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.

两个四维混沌系统广义投影同步

利用主动控制同步法设计合适的非线性反馈控制器,实现两个相同的四维混沌系统的同结构广义投影同步,以及实现两个不同的新型四维混沌系统异结构广义投影同步.通过改变广义投影同步的比例因子,获得任意比例于原驱动混沌系统输出的混沌信号.数值仿真表明了所设计的控制器有效性和理论推导的正确性.

四维系统中多涡卷混沌吸引子及其同步的研究

通过四维系统中的多涡卷混沌吸引子的研究,提出了一个简便数学公式来确定产生多涡卷的分段线性伏安特性的转折点电压,该方法可产生任意个数的涡卷。介绍了以此方法确定了产生6-8涡卷的混沌振荡电路,并对6-8涡卷的混沌振荡电路进行了仿真。最后用脉冲同步法对5涡卷混沌振荡电路进行了同步仿真研究。

四维混沌(超混沌)系统投影同步的稳定性判据

给出了一类相互耦合的部分线性四维混沌 (超混沌 )系统发生投影同步的简单判据 ,指出了具备该性质的耦合混沌系统可能的应用前景。