一个切换混沌系统的设计及其电路仿真

在Lorenz混沌系统的基础之上,通过对系统方程的变形得到4个混沌子系统,进一步构造一个由4个混沌子系统组成的切换混沌系统。该系统通过开关选择器,能够在4个混沌系统之间自动切换。详细分析系统的平衡点及其稳定性、耗散性、最大Lyapunov指数以及混沌吸引子的相图等基本特性。与Lorenz混沌系统具有更大的最大Lyapunov指数,其混沌吸引子更加复杂。基于微控制器数字平台,设计实现该切换混沌系统的数字硬件电路,电路实验仿真结果与数值仿真结果基本一致,证实了该混沌系统的存在性和物理上的可实现性。     

从混沌序列模型的生成到混沌序列的下载

以Lorenz混沌方程为例,提出了利用FPGA技术实现混沌序列模型的一种方法。对数字积分器、量化电路进行设计,采用DSP Builder工具形成Lorenz混沌输出序列,并在FPGA实验开发系统上进行了下载,最后使用Agilent公司的1693A逻辑分析仪对实验箱输出的序列进行了观察,详细地讲述了这一系列的过程。该设计方法根据系统需要和资源利用率可适当提高运算精度,并可应用于其他连续混沌系统中,有助于加快混沌系统在信息安全及保密通信领域中的应用。     

基于多轮扩散的彩色图像加密算法

为了保护彩色图像信息的安全,提出了一种基于多轮扩散的彩色图像加密算法.该算法首先对Lorenz混沌系统及Chen混沌系统的混沌序列进行改进;然后利用改进后的Lorenz序列对明文图像进行置乱;最后结合改进后的Lorenz混沌序列和改进后的Chen混沌序列以及彩色图像自身的像素分布特征,利用多轮扩散对置乱后的图像进行像素值改变,实现彩色图像加密.理论分析和仿真实验表明,该算法具有足够大的密钥空间,在抵抗密文攻击、差分攻击、选择明文攻击及统计攻击方面都具有良好的性能,可以广泛地应用于多媒体数据的保密通信中.     

基于Arnold变换和Lorenz混沌系统的彩色图像加密算法

针对Arnold变换易被破解,而Lorenz混沌系统置乱的水印图像难以抵抗图像处理攻击的缺点,提出基于Arnold变换和Lorenz混沌系统的彩色图像加密算法,以充分利用了Arnold变换能够较好的分散图像的像素相关性,具有较高置乱度的特性,以及Lorenz混沌系统具有极强初值敏感性和更大的密匙空间和安全性的特点。通过水印信息的加密和解密实验、算法初值敏感性分析以及抗攻击性能对比实验,表明使用本文算法加密后的彩色水印信息能够提高载体图像的抗攻击性能,具有更高的安全性。     

基于MP3编码过程的音频加密研究

提出了一种使用Lorenz混沌系统,Logistic混沌系统和MP3编码过程相结合的音频加密方法。首先由Lorenz混沌系统与Logistic混沌系统产生一张混沌表,根据混沌表生成的混沌序列作为加密序列。加密序列将MP3数据帧中的比例因子和霍夫曼码加密,这种加密方法不仅保证了安全性,同时也提高了加密的效率。     

基于时滞不确定Lorenz混沌同步的保密通信

针对一类含保密信息的时延不确定Lorenz混沌系统,提出了基于径向基神经网络的同结构同步控制方案,在混沌系统同步的基础上,有效地恢复出隐藏的多路明文信号。利用神经网络的良好逼近能力对时延Lorenz混沌系统设计鲁棒同步控制器,实现了同步误差的收敛。当同步误差收敛时,混沌系统所传输的隐藏信号则可以正确恢复。仿真结果表明,文章所给出的同步控制器可以在5s内实现时延不确定Lorenz混沌系统同步,并能恢复出多路明文信号。     

基于FPGA技术的混沌数字图像加密与硬件实现

提出用FPGA技术实现混沌数字图像加密及其硬件实现的一种新方法.根据离散化和数字化处理技术,对三维Lorenz混沌系统作离散化处理,用硬件描述语言和FPGA技术产生三维Lorenz混沌迭代序列,分别对数字图像的红、绿、蓝三基色信号进行混沌加密和解密.基于芯片型号为EP2C35F672C6的FPGA开发平台,以X640×480 BMP格式的灰度图像为例,设计了Lorenz混沌序列对数字图像进行加密与解密算法,给出了FPGA硬件实现结果.     

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。     

简化Lorenz混沌系统的投影同步控制

针对最新研究的简化Lorenz混沌系统模型,分别采用比例投影同步和广义函数投影同步控制策略,研究了两个不同初值的简化Lorenz混沌系统的同步问题.基于罗斯-霍尔维兹准则和Lyapunov稳定性原理,推导了实现两混沌系统投影同步的同步定理,确定了实现投影同步的控制参数的取值范围:分析了控制参数对同步系统性能的影响规律....     

基于线性反馈控制的超混沌系统设计与电路实现

基于最新提出的简化Lorenz混沌系统,采用线性控制策略,设计了一个超混沌系统。利用相图、Lyapunov指数谱、分岔图以及Poincaré截面分析方法,详细地研究了系统参数变化时简化Lorenz超混沌系统的动力学行为,数值仿真结果显示,Lyapunov指数谱与分岔图分析一致。采用分立元件,设计并实现了该系统的模拟电子电路,通过调节电路中的可变电阻,观察到了该系统的极限环、叉式分岔、倍周期分岔、混沌和超混沌,以及由倍周期分岔而进入混沌的道路等动力学现象。数值仿真和电路实验结果表明,该系统具有丰富的动力学特性,且电路实验结果与数值仿真相吻合。     

基于混沌掩盖改进方案的保密通信系统的电路实现

根据Milanovic V和Zaghloul M.E提出的混沌掩盖改进方案,基于具有典型参数的Lorenz混沌系统,用模拟电子电路实现了信号的保密通信.理论分析、EWB仿真和实验结果证明了该方案的有效性.     

FPGA implementation of fractional-order chaotic systems

This paper presents the digital implementation of fractional-order (FO) chaotic systems on Field Programmable Gate Array (FPGA). In the proposed work Simulink model of each chaotic system is first realized using HDL coder of MATLAB, wherein each coefficient and signal is represented using a fixed number of bits. The construced design is translated into VHDL code using hardware generation block. This code is further translated into bitstream file using Quartus software. The chaotic system is implemented by downloading the obtained bitstream file into Altera FPGA Cyclone IV E (EP4CE11529C7N) chip. A methodology has been developed to construct FO chaotic system using HDL coder. Five different FO chaotic systems, viz., Lorenz, Chen, Lü, Arneodo, and Lorenz Hyperchaotic system have been presented in the paper to illustrate the methodology. The systems have been implemented on FPGA platform. Analysis of each chaotic system is carried out on the basis of hardware resource utilization, static power analysis and synthesis frequency on FPGA. The results show that FPGA provides high-speed realizations with the desired accuracy and low power consumption for FO chaotic systems.     

一种基于Logistic电平脉冲的多涡卷系统及其图像加密应用

现有多涡卷吸引子混沌系统中引入的非线性函数多为阶梯函数、饱和函数、多逻辑电平脉冲函数等,从而系统的电路实现复杂度会随涡卷数量的增加而增大,致使其硬件实现变得较为困难。针对此问题,该文设计了Logistic电平脉冲函数,采用非自治的脉冲控制方法基于Lorenz系统构造了一个新的多涡卷混沌系统,对其进行了动力学特性分析和基于FPGA芯片的硬件实现,最后给出了系统在图像加密中的应用。分析结果表明,该文所设计系统的电路实现复杂度与涡卷数量无关,于是FPGA电路可在不改变RTL代码的情况下仅通过改变控制参数即可产生不同的多涡卷吸引子;与Lorenz系统相比,此多涡卷系统具有更多的敏感性参数,应用于图像加密时密钥空间更大,更能有效抵抗穷举攻击。     

混沌调制模信转换实验研究

混沌压缩感知是一种采用混沌系统实现随机测量,利用稀疏正则非线性最优化技术实现信号重构的非线性压缩感知理论;具有实现结构简单,测量数据保密性强等特点。混沌调制是一种基于混沌压缩感知理论的模拟信息转换方法,该方法将待采样信号调制到混沌系统的参数上,通过低速采样混沌系统状态输出实现压缩采样。本文设计了一个基于Lorenz系统的混沌调制实验系统,测试了实验系统对不同稀疏度的频率稀疏信号的重构性能,实验结果验证了混沌调制模信转换的可实现性。      

基于Lorenz超混沌系统模糊渐近同步的保密通信系统

研究了一种基于Lorenz超混沌系统渐近同步的保密通信系统设计方法。首先采用T-S模糊模型对Lorenz超混沌系统进行精确描述,进而基于模糊混沌同步理论,利用Lorenz超混沌系统设计信号发射器和接收器,实现混沌保密通信。最后利用Matlab软件进行仿真研究。     

Stabilizing unstable equilibria of chaotic systems from a State observer approach

In this paper, a simple control method is proposed for stabilizing unstable equilibria of two typical classes of chaotic systems. For piecewise-linear chaotic systems, such as Chua's circuit, the control parameters can be selected via the pole placement technique from the linear control theory. For general nonlinear chaotic systems with continuously differentiable nonlinearities, particularly polynomial chaotic systems such as the Ro/spl uml/ssler system, Lorenz system, Chen's system, and the modified Chua's circuit with cubic nonlinearity, the control parameters can be chosen according to the pole placement technique and some additional theories of nonlinear ordinary differential equations. The criteria for the design of the control parameters are also investigated. This method is demonstrated to be highly robust against system parametric variations. To verify the effectiveness of the method, it is applied to both the original and the modified chaotic Chua's circuits, where satisfactory control performance is observed in simulations.     

基于DSP的混沌信号源的设计与实现

针对采用模拟电路设计的混沌信号源存在结构复杂、可靠性低、噪声高、精度低等缺点,致使其在保密通信、雷达与通信对抗等领域中出现难以可靠应用的情况,以Lorenz系统为例,采用DSP设计并实现混沌信号源,并运用简单有效的JTAG测试技术和CCS在线调试功能,直接访问DSP内存,验证混沌信号。同时,又实现Liu系统混沌信号源,从而证明该信号源模块具有很强的通用性和灵活性。     

基于DSP的混沌数字图像加密与硬件实现

介绍了在DSP基础上,实现数字图像的混沌加密及硬件实现方法.根据离散化和数字化处理技术,对三维Lorenz混沌系统作离散化处理,用C语言和DSP技术产生三维Lorenz混沌迭代序列,分别对数字图像的红、绿、蓝三基色信号进行混沌加密和解密.基于芯片型号为TMS320VC5509A的DSP开发平台,以bmp格式的灰度图像为...