一个超混沌系统的设计与电路实现

为了提高超混沌系统的随机性以产生复杂的超混沌信号用于混沌保密通信,通过在一个统一混沌系统中引入一个状态反馈控制器设计一个超混沌系统.利用理论和数值仿真的方法对系统的基本特性,如平衡点及在平衡点的特征值、分形维数、分岔图、Lyapunov指数等进行分析.为验证该系统,利用系统方法设计一个模拟超混沌电路.该设计方法重新标度时间和坐标变量,将状态方程变换为一个无量纲的标准方程,获得了一个确定电路参数的严格公式.实验中观察到了超混沌、混沌、拟周期、周期等动力行为,实验结果与数值仿真结果完全相符.     

基于离散超混沌同步的数字签名技术

在混沌通信系统中,混沌系统的同步是关键,尤其是超混沌系统的同步.本文采用了一种基于观察器的离散混沌系统的同步技术,即用一个标量信号来同步离散混沌系统,对离散混沌同步加密技术进行研究.该方法利用了高复杂度的超混沌信号以增强载波信号的随机性以及Deat-Beat同步加密的复杂性,并且将这种技术应用于数字签名领域,得到了很好的加密效果.     

变型蔡氏电路的混沌保密通信

为了产生更复杂的混沌系统,使通信更安全可靠,设计了一种产生丰富混沌行为的变型蔡氏电路,并进行了理论分析和计算机仿真.在此基础上根据驱动-响应同步原理设计了混沌保密通信电路,以方波作为输入信号进行了相应的硬件实验研究,给出了通信系统中各元件的参数和各部分的波形.结果表明:电路实验结果与计算机模拟结果完全符合,并且在响应电路和驱动电路的元件参数一致,其相对误差小于1%的条件下,当输入方波信号频率在约8 kHz～9 MHz时,该变型蔡氏电路的混沌保密通信系统可以实现保密通信.     

利用状态观测器实现四涡卷超混沌同步保密通信

根据系统的稳定性理论,设计了实现超混沌完全同步的状态观测器。利用混沌之间的同步,构建了实现保密通信的技术路线。信号经过加密并被混沌掩盖后,发射给接收端。采用4阶Runge-Kutta方法,对提出的保密通信系统进行了数值仿真。仿真结果显示,超混沌系统和其同步接收器之间在5s内已实现了完全同步,在信道内传递的加密信号中,原始信号完全被混沌所掩盖,仿真结果证实了设计方案的有效性。     

利用状态观测器实现四涡卷超混沌同步保密通信

根据系统的稳定性理论,设计了实现超混沌完全同步的状态观测器。利用混沌之间的同步,构建了实现保密通信的技术路线。信号经过加密并被混沌掩盖后,发射给接收端。采用4阶Runge—Kutta方法,对提出的保密通信系统进行了数值仿真。仿真结果显示,超混沌系统和其同步接收器之间在5S内已实现了完全同步,在信道内传递的加密信号中,原始信号完全被混沌所掩盖,仿真结果证实了设计方案的有效性。     

基于蔡氏电路的混沌保密通信研究

通过对混沌理论研究,对电路产生混沌信号进行了分析设计。同时基于蔡氏电路构建了混沌保密通信系统,并利用multisim软件进行了仿真实验。仿真结果表明,在发送端与接收端传送一个叠加混沌信号的信息信号可以实现高质量的保密通信。     

基于虚拟仪器的混沌仿真仪设计

以混沌系统仿真仪为例,设计了一种基于虚拟仪器进行显示信号时序图和相轨迹图的仪器。文中详细介绍了虚拟仪器的设计步骤和编程思路,并且提供了相应源代码作为参考,设计简单易学。该仿真仪具有仿真精度高、操作方便、直观、快捷等优点。     

基于Matlab和LabVIEW的混沌噪声发生器设计

混沌理论用于微弱信号检测领域近年来得到较快发展.实验室内研究,需要产生包括混沌噪声在内的各种噪声,并叠加微弱周期信号作为微弱信号检测系统的信号源.文中介绍基于Lab-VIEW平台并结合Matlab计算模块的混沌噪声发生器,可产生典型的3种混沌噪声:Logistic、Duffing、Lorenz形式.该发生器将LabVIEW易于接口实现和Matlab计算精度高、编程简捷的特点相结合,并通过USB-6008模块外扩高速DAC芯片AD5405实现单通道信号噪声输出;具有结构清晰、通用性强、易于实现、使用方便的特点.     

基于椭圆域分割的触电电流混沌检测方法研究

针对从低压电网的总剩余电流中提取触电支路电流的难题,利用混沌系统对初始条件敏感及对噪声免疫的特性,提出基于椭圆域分割法的触电电流混沌检测方法。在混沌系统的二维相轨迹图中引入椭圆域分割线,通过其输出的高低电平表示相轨迹穿越椭圆域分割线的状态,根据输出的低电平次数定量判别混沌系统所处的状态,从而实现触电信号的提取。利用待测信号相位和系统状态存在的对应关系,确定待测信号初相位并修正,以提高该方法的检测精度。针对195组触电信号检测结果表明,相位修正前、后的检测误差从32.5%减小到4.1%,检测信噪比由[0, -50 dB]增加到[0, -63 dB],所提议的方法能够从包含强噪声的总剩余电流中检测出触电电流,为新型剩余电流保护装置的开发提供一定的参考价值。     

水轮机调节系统的混沌现象分析及控制

为深入研究水轮机调节系统的非线性动力学特征,分析刚性水击时水轮机调节系统非线性模型的复杂动力学特征,包括相轨迹图、Lyapunov指数和庞加莱映射图,这些特征加深了对其的认识,同时也证明该水轮机调节系统中含有混沌吸引子.为消除系统的混沌态,基于一种滑模变结构控制方法的数学分析论证推导,将处于混沌态的水轮机调节系统先后控制到任意固定点和任意周期轨道,并用MATLAB模拟验证其有效性.结果表明:该方法能够使系统严格地跟踪参考轨道,且具有过渡时间短、过渡平稳的优点,同时也为相关水轮机调节系统混沌态的有效控制提供了借鉴.     

Hyperchaos evolved from the generalized Lorenz equation

In this letter, a new hyperchaotic system is formulated by introducing an additional state into the third‐order generalized Lorenz equation. The existence of the hyperchaos is verified with bifurcation analysis, and the bifurcation routes from periodic, quasi‐periodic, chaotic and hyperchaotic evolutions are observed. Various attractors are illustrated not only by computer simulation but also by the realization of an electronic circuit. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

微波Colpitts混沌电路在无线传输系统中的应用

Colpitts混沌振荡电路由单一的晶体三级管及其它线性元器件构成,是研究及应用非常广泛的三点式振荡电路。Colpitts混沌振荡电路能够产生各种不同频率的混沌信号,可以应用于无线传输、通信加密、信号检测等多个领域。介绍了两种类型的Colpitts混沌振荡器电路,并分析了其电路模型。同时将所产生的混沌振荡信号进行了对比、分析,并将其产生的混沌信号作为无线传输系统的激励信号。此外,互补累积分布函数曲线表明,以改进型的Colpitts混沌振荡电路所产生的混沌信号作为激励信号的无线电力传输系统具有更好的整流电路转换效率。最后,这些电路的转换效率的详图已被证明。     

A new six-dimensional hyperchaotic system and its secure communication circuit implementation

In the paper, a novel six-dimensional hyperchaotic system is proposed for secure communication. A detailed analysis of some relevant features, such as equilibrium stability, dissipation, bifurcation, and Lyapunov exponents. The results show that there are hyperchaos, chaos, quasi-periodic, and periodic dynamic behaviors for our constructed hyperchaotic system. Then the six-dimensional hyperchaotic system is simulated and implemented, which verified its physical realizability. The six-dimensional hyperchaotic system is applied to complete the signal encryption and decryption circuit design, then the circuit is tested. The results indicate that the proposed hyperchaotic system can play an important role in some key areas such as communication security and complex systems.     

Duffing振子信号检测方法用于配电网单相故障接地保护

Duffing振子信号检测技术利用混沌系统的分岔特性来检测外界信号，将待测信号作为Duffing方程周期策动力的摄动，利用初值敏感性可以获得很高的测量灵敏度和良好的抗噪性能。基于Duffing振子信号检测技术提出一种新型的单相接地故障选线方法。故障后故障线路和非故障线路零序电流将使Duffing振子系统分别处于大周期或混沌状态，据此可以选出故障线路，从而将选线问题转化为待测故障信号从无到有的敏感检测问题，简化了选线过程，抗噪性能好，提高了接地保护的灵敏度。文中给出了该方法的具体实现步骤。采用虚拟仪器技术，开发了基于混沌选线方法的小电流接地系统单相接地故障选线仪。实验室物理模拟实验和现场录波数据分析结果证明了该方法的可行性和有效性。     

采用混沌振子和新相态判别法的局部放电检测

为了降低信号检测的信噪比,利用新型混沌振子作为检测工具,采用Lyapunov指数法分析动力学特性,通过提升临界混沌阈值精度减少在覆盖初始相位差方面混沌振子的使用数量。针对各主要相态判别方法的局限性,利用系统周期特点提出新相态判别法并设计仿真电路,实现相态的自动识别并记录间歇混沌状态周期。最后对单指数衰减振荡型局部放电信号进行检测。仿真结果表明,新型混沌振子动力学特性丰富,抗噪性能优越,能够实现更低的信噪比检测,新相态判别法不受过渡过程的影响,适用于任何混沌振子且具备电路实现的可行性,配合超高频传感器可以检测超高频毫伏级的变压器局部放电信号。     

Cascode结构微波混沌振荡器的设计

提出了一种应用于宽带混沌信号发生器的Cascode结构微波混沌振荡器。利用微波晶体管BFG520对混沌振荡电路进行了设计和验证,通过在振荡电路与输出端口之间增加射极跟随器实现输出隔离并降低负载牵引的影响。基于晶体管Gummel Poon模型对电路进行了PSpice仿真,结果证明新结构在很宽的参数变化范围内具有混沌特性。数值计算和实验测试结果表明：相比经典Colpitts混沌振荡器,新结构的李亚谱诺夫指数的维度提升了20%,达到2.5;测试频谱的基本频率提升了33%,达到1.41 GHz。     

基于Lorenz三维混沌序列的彩色图像加密算法

讨论了一种基于Lorenz混沌动力系统的三维彩色图像加密的算法。该算法首先对Lorenz系统输出的实值混沌序列进行预处理,然后根据序列随机修改图像中每一个像素点的RGB值,并对修改后的图像进行像素置乱。仿真与讨论结果表明,该算法密钥空间大,混沌信号的产生极其敏感地依赖于密钥,具有较好的加密效果和加密效率,并对统计分析具有较好的安全性。