切延迟作用下的TD-ERCS混沌系统的周期轨道研究

重点研究了切延迟操作m≥1时系统的周期轨道的存在性问题.通过研究切延迟操作的物理图象,引入反射性等价概念,给出了切延迟操作下周期轨道判据.通过引入过渡态、正常态和正则周期轨道概念,导出了切延迟操作m≥1下可能存在的正则周期轨道,讨论了周期轨道的分布和基本判别方法,特别是短的正则周期轨道,稳定的周期轨道对于TD-ERCS混沌系统的安全性来说是致命的.

无切延迟作用的TD-ERCS混沌系统的周期轨道

重点研究了无切延迟操作时TD-ERCS系统的周期轨道分布和描述方法,揭示了系统圆对称性退化导致周期轨道退化和消失的现象.定义了周期簇概念和4个周期数来描述TD-ERCS系统的周期轨道.通过建立一个对称性退化的刚性模型,解释了过焦系统是TD-ERCS系统中的周期2对称性退化的结果,并给出了几个短周期.

基于TD-ERCS混沌系统的图像加密方案

利用二维的TD-ERCS离散混沌序列生成密钥矩阵,并采用扩展后的希尔密码体制对像素进行改变,分别对灰度图像和彩色图像进行加密算法的Matlab仿真实验.图像加密后的灰度直方图和像素相关性分析表明,加密后的暗文扰乱性好,相关性低,说明该加密方案具有较好的加密效果和较高的安全性.

基于OCML和TD-ERCS混沌系统的图像加密新方案

研究了一个基于时空混沌系统和切延迟椭圆反射腔(TD-ERCS)离散混沌系统的图像加密方案。在该方案中,一类在时间和空间上均具有混沌行为的单向耦合映像格子(OCML)被分别用于图像的置乱和灰度值扩散,同时使用统计性良好的TD-ERCS混沌系统生成两个独立的伪随机序列赋给OCML系统的初值和耦合系数。该方案设计简单,能够实现任意大小图像的加密。数值实验和性能分析证明其具有很高的安全性。

TD-ERCS混沌系统的几个短周期轨道及其稳定性

基于切延迟的椭圆反射腔系统(TD-ERCS)是一类为混沌加密而设计的混沌系统,虽然其具有全域混沌等优良的加密特性,但TD-ERCS包含大量的可能导致弱密钥的短周期轨道,对这些短周期轨道进行功率谱分析与Lyapunov计算,发现m=0时周期轨道是稳定的,m≥1时周期轨道是不稳定的,且这种不稳定性不依赖参数μ的选取,切延迟操作使得TD-ERCS系统从有序走向混沌,表明TD-ERCS在混沌加密中不会存在稳定的短周期轨道所导致的弱密钥。

TD-ERCS混沌系统的抗差分攻击性能分析

混沌系统在信息加密领域中有着巨大的潜在应用价值,已经为越来越多的学者所认同。盛利元等提出的TD-ERCS系统就是一个较为理想的混沌系统。本文用差分攻击方法对其进行密码分析,寻找该混沌系统的安全漏洞及其所对应的安全性条件,进而为构造安全混沌算法提供新的理论依据。

基于TD-ERCS混沌系统的图像加密方法

提出了一种基于切延迟椭圆反射腔映射系统(TD-ERCS)的图像加密方法,通过一组64bit的外部密钥和一个TD-ERCS混沌系统来实现。混沌系统根据外部密钥产生一组值域在[-1,1]的随机数,这个区间被分为32个部分并对应8种加密运算方式,像素每次的加密操作由当前随机数所对应的加密运算方式决定。在加密完24个像素之后,密钥被修改。该方案设计简单,能够实现任意大小图像的加密,数值实验和性能分析证明其对于一些分析、攻击方式具有很高的安全性。

基于TD-ERCS混沌系统的多级图像加密

提出了一种基于TD-ERCS混沌系统的多级混沌图像加密方案:利用TD-ERCS混沌系统生成多组离散混沌序列,选择一组生成地址索引表对像素地址进行全局置乱;以一定方式反复从余下几组混沌序列中选择一组,取其一个字节与置乱后图像进行像素灰度值加密操作直至所有像素点均被加密为止.实验结果表明,该方案较好地掩盖了加密前后图像之间的关系,对一些分析、攻击方法具有较高的安全性.

基于混沌控制的采摘机器人防碰撞系统设计

针对采摘机器人在作业过程中遇到障碍物导致路径规划出现混沌现象的问题,基于混沌控制对采摘机器人防碰撞系统进行设计,并采用模糊自适应控制算法和滑模变结构控制算法结构的方式对系统进行控制。为了验证防碰撞系统的有效性,对采摘机器人进行了防碰撞和采摘仿真试验,结果表明:采摘机器人在作业过程中可以避开障碍物,按照规划路线到达预设位置,完成果蔬的采摘。

四维水资源供需混沌系统的自适应滑模同步

研究了水资源供需混沌系统的自适应滑模同步,根据李雅普诺夫稳定性理论和同步控制相关理论给出了同步控制的研究结论,并用Matlab仿真技术画出了吸引子相图和系统的误差曲线,并用仿真算例给出了系统参数的选取以及初始值的设置,对所得结果进行了数值验证.

时滞SMIB混沌系统的同步及其在通信干扰对消中的应用

在实施通信干扰时,为了消除干扰信号对己方通信的影响,研究了干扰信号对消问题。考虑到混沌的类随机性使得混沌信号可以代替高斯噪声作为通信干扰源达到较好的干扰效果,以时滞SMIB混沌系统为干扰源,证明了存在外干扰时,参数失配的两个时滞SMIB混沌系统在线性状态误差反馈控制下达到有误差界的同步的判据,给出了误差界的估计,并进行了仿真验证。结果表明:利用该研究结论,可以在通信接收端对混沌干扰信号进行对消,基本消除混沌干扰对自身的影响。

分数阶Rucklidge不确定混沌系统的自适应滑模同步

研究具有模型不确定及外部扰动条件下,分数阶Rucklidge系统的自适应滑模同步问题,通过设计一个滑模函数,获得分数阶Rucklidge不确定混沌系统自适应滑模同步的两个充分条件,该滑模函数可以平推到整数阶Rucklige混沌系统.用数值仿真算例检验了所得结论.

针对水轮机调节系统隐蔽攻击的混沌跳频扩频防御方案

水轮机调节系统作为水电机组的关键部分,其安全运行至关重要。为提高水轮机调节系统的安全性,设计了一种防御方案,检测并防御系统中潜在的隐蔽攻击。首先通过对系统信号进行混沌跳频调制和解调,消除隐蔽攻击的不良影响;其次,基于理论分析,推导出维持系统稳定的跳频频率约束,保证系统性能不因加入跳频/扩频信号和频率异步现象而受损。仿真结果表明,该方案能够在非高斯噪声环境中持续检测和防御不同类型的高强度隐蔽攻击,且不影响系统正常运行。此外,所提出的防御方案还具有复现隐蔽攻击信号的能力,这有助于操作员了解攻击信息并采取针对性措施。

基于多项式混沌展开的交直流系统全纯嵌入概率潮流计算方法

为快速、准确量化分析风电出力不确定性对交直流电力系统潮流分布的影响,提出一种基于多项式混沌展开(PCE)的交直流电力系统全纯嵌入概率潮流计算方法。该方法首先根据风电出力的概率分布特征选择最优正交基函数,构造近似风电出力概率分布特征的PCE表达式;其次,将该PCE表达式引入交直流电力系统的全纯嵌入潮流方程中,构建基于PCE的交直流电力系统全纯嵌入概率潮流计算模型;再次,通过Galerkin投影将所构建的全纯嵌入概率潮流计算模型转化为高维确定性全纯嵌入潮流计算模型;然后,借助确定性全纯嵌入潮流模型求解方法,实现对所转化的高维确定性全纯嵌入潮流模型的求解,并根据所得PCE逼近系数计算交直流电力系统潮流的概率分布特征;最后,通过修改的PJM 5节点、IEEE 30节点和IEEE 118节点交直流测试系统算例验证所提方法的准确性和有效性。

基于二维离散混沌系统和DNA的图像加密方案

为丰富低维离散混沌系统的动力学特性以及克服脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid,DNA)编码的引入使混沌图像加密系统安全性易于降低的问题,基于Arnold映射构建具有恒定正Lyapunov指数的2维离散混沌系统,并将其与DNA编码结合,设计一个混沌图像加密方案.所设计的混沌系统模型中不含非线性项,系统具有超混沌动力学行为;加密方案中用于加密的混沌序列为明文图像像素与密钥的加取模运算结果,图像按4×4大小予以分块,扩散算法中的DNA加减、异或、同或等运算分别基于DNA编码规则1、规则4和规则7.仿真实验和性能分析结果表明:加密方案的密钥空间达到2^(266),信息熵为7.9993 bit,密钥灵敏度达到10^(−15),平均像素变化率(number of pixel change rate,NPCR)、统一平均变化强度(unified average change intensity,UACI)、块平均变化强度(block average change intensity,BACI)分别为99.6092%、33.4664%、26.7718%.

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。

Jafari-Sprott混沌系统滑模同步两个方案

文章研究了Jafari-Sprott混沌系统的滑模同步问题,以李雅普诺夫稳定性理论和同步控制相关理论为基础,得出了同步控制的研究结论,并给出实现Jafari-Sprott混沌系统同步的两种方案。最后用MATLAB做出数值仿真,画出了吸引子相图和系统的误差曲线,对所得结果进行了数值验证,确定了同步方案的可行性与有效性.

一类含常数项的混沌系统在未知参数下的同步

研究了一个新的含有常数项的混沌系统在参数未知情况下的修正函数投影同步问题。对新的含有常数项的混沌系统从平衡点的稳定性、耗散性、poincare映射、功率谱及初值敏感性5个方面进行了特性分析。基于修正函数投影同步方法,设计了有效的控制输入及参数自适应律,根据Lyapunov函数稳定性定理从理论上证明修正函数投影同步误差系统在原点的渐近稳定性,从而实现了新混沌系统的修正函数投影同步控制。数值模拟仿真证明了同步方法的正确性,该同步方法可以应用于混沌保密通信的研究中。

类Chen-Qi混沌系统的固定时间自适应同步控制

类Chen-Qi四维混沌系统的渐近稳定控制的同步误差不能在有限时间内收敛到零,有限时间控制的同步误差收敛到零的状况与初值有关.因此,本文应用固定时间控制技术,设计了自适应控制器和参数估计律,试图使得驱动系统与同类型的参数未知的响应系统在固定时间内达到同步,完成了理论证明.应用数值仿真考察同步误差收敛到零的状况.选取不同参数值,不同状态初值,考察状态时程图、同步误差曲线等.结果表明:混沌运动时,固定时间内同步误差收敛到零的效果较好,与状态初值无关,收敛时间符合理论计算值;周期运动时,固定时间内前三个状态的同步误差收敛到零的效果较好,收敛时间符合理论计算值,但第四个状态的同步误差的收敛时间不符合理论计算值,其原因是系统存在的三次非线性项的不平衡、不匹配.

一种纠缠混沌系统的动力学分析及在图像加密中的应用

根据纠缠混沌系统的原理,构建了一种含有余弦纠缠项的纠缠混沌系统,运用李雅普诺夫指数、分岔图及功率谱图等对系统参数变化的动力学特性进行了理论分析,数值仿真发现了该系统参数敏感特性高的混沌区间,从而验证了该系统的动力学性能.为了实现该电路原理的应用,基于Multisim 14软件设计了纠缠混沌系统电路,证明了该纠缠混沌电路设计在实际工程上的可操作性.最后,进一步应用该系统对图像进行加密,利用敏感特性参数区间混沌序列,结合DNA算法,对图像的信息熵、直方图及像素相关性进行分析证明,Matlab仿真结果表明所提出的纠缠混沌系统具有较高的应用价值及安全性能.