混沌符号动力学运算电路模型研究

结合混沌符号动力学原理及1-D分段线性映射混沌系统,本文经过理论论证并提出了一种能够实现混沌符号序列运算的运算电路模型.并结合单驱动式恒流源混沌电路和FPGA芯片,对该运算模型进行了实验验证.实验结果表明,在精度允许范围内,两串混沌符号序列经运算得到的结果与真实测量结果之间可进行等效.该模型可应用于数字图像加密处理等混沌信号处理系统中.     

基于HTML5的混沌系统的数字化实现

为产生伪随机数字混沌序列,提出了一种新的混沌系统数字化实现方法,该方法采用HTML5技术实现连续混沌系统的离散和迭代运算;基于数字混沌序列和线性插值算法实现了混沌吸引子相图、时间序列的绘制。该方法具有跨平台使用特性、本地储存特性和渲染模式,为把混沌技术的应用植入浏览器提供了可能,该方法可应用于多平台共享的混沌信息加密、混沌演示、混沌性能测试等领域。     

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.     

双字节离散数字混沌序列发生器芯片核

为提高无线传感器网络节点的集成度,提出了用于传感器网络安全的双字节数字混沌序列发生器芯片核。采用混沌的数字计算法计算了双字节不同初始值的周期。由周期对应的不同分组初始值,产生3个离散数字混沌序列并进行同步二进制乘法运算,获得长周期的离散数字混沌序列。实现了数字混沌序列发生器芯片核,给出了芯片核符号结构。对硬件芯片核进行了仿真。结果表明,该芯片核能产生数字混沌序列。研究结果为无线传感器网络安全部件集成提供了可能。     

一种基于位运算的数字图像加密算法

给出了一种混沌序列的非线性二值化方法,提出了一种基于位运算的数字图像加密算法.加密算法首先利用传统的混沌系统产生的混沌序列对图像进行位置置乱;其次对置乱后图像进行基于灰度值二进制序列的置乱操作;最后应用文中方法对结果图像灰度值的二进制序列按位进行异或运算.实验结果表明,该加密算法具有良好的安全性和加密效果.     

通用数字图像加密与抗剪切攻击恢复算法

为对数字图像进行有效地保护,提出一种以混沌系统及其混沌序列为基础的通用加密与解密算法。首先,根据密钥产生一个混沌序列,经排序后生成相应的下标序列,并据此进行像素坐标置乱加密。然后,根据子密钥与图像类型值由混沌序列生成相应的无符号整数序列,并按顺序与对应的像素值进行异或运算以实现像素值置换加密。针对恶意剪切攻击,同时提出一种基于邻域相邻像素特性的抗剪切攻击恢复算法。实验结果与理论分析表明,该算法加密效果好,密钥空间大,安全性与通用性强,且具有较为理想的抗统计分析攻击与抗剪切攻击能力。     

耦合离散动力系统符号意义上的混沌同步

提出符号动力学意义上的混沌同步概念,扼要阐明与数值意义之间的关系,并研究一特定耦合离散动力系统的混沌同步特性,数值实验表明该耦合系统能达符号意义上稳定的混沌同步,用符号序列表征混沌同步过程更直观,符号意义上的混沌同步更容易实现、有较强的抗噪能力。     

音频信号高速率采样中混沌实时加密的实现

通过对音频信号高采样率采样过程中实时加密的研究,提出了一种结合异或运算和循环移位操作的双重置乱混沌加密算法,对高采样率音频信号进行加密和信息掩盖.加密序列和循环移位序列均由混沌系统产生,整个过程在数字信号处理器(DSP)平台进行了验证.此方法运算速度快,安全性高,易于在嵌入式系统中进行应用.     

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。     

基于密钥的混沌数字水印方法

提出一种基于密钥的混沌数字水印方法.该方法在现有的混沌数字水印系统基础上,增加一个混沌映射作为私有密钥来克服有效字长效应的影响和提高数字水印算法抗破译性能.嵌入水印时,将选择的图像分块DCT中频系数与混沌序列相加,进行取模运算后再嵌入到混沌映射模型进行迭代.检测时,利用相应的混沌映射模型生成混沌水印序列,并进行相关检测.研究结果验证本文提出这种方法的安全性和有效性.     

Fully digital jerk-based chaotic oscillators for high throughput pseudo-random number generators up to 8.77 Gbits/s

This paper introduces fully digital implementations of four different systems in the 3rd order jerk-equation based chaotic family using the Euler approximation. The digitization approach enables controllable chaotic systems that reliably provide sinusoidal or chaotic output based on a selection input. New systems are introduced, derived using logical and arithmetic operations between two system implementations of different bus widths, with up to 100× higher maximum Lyapunov exponent than the original jerk-equation based chaotic systems. The resulting chaotic output is shown to pass the NIST SP. 800-22 statistical test suite for pseudo-random number generators without post-processing by only eliminating the statistically defective bits. The systems are designed in Verilog HDL and experimentally verified on a Xilinx Virtex 4 FPGA for a maximum throughput of 15.59 Gbits/s for the native chaotic output and 8.77 Gbits/s for the resulting pseudo-random number generators.     

基于广义观测器实现混沌系统的同步及信息传输

将保密通信问题看成是信息信号同步问题,从全新的角度提出了一种基于广义观测器的保密通信系统.首先在不改变混沌发送系统的混沌特性的前提下,将信息信号注入到混沌发送系统中,并将其看作系统的状态量;然后在接收端设计广义观测器;最后根据发送端传来的隐藏有信息信号的混沌输出信号同步出混沌系统的状态和信息信号.此方法不需要单独设计加密解密算法,而是将收发端混沌系统的同步与信息传输用同步方法一次实现.对系统的仿真证明了该方法的有效性.     

基于混沌密钥控制的联合信源信道与安全算术码编译码算法

该文针对深空通信、移动通信等资源受限网络中的信息有效性、可靠性和安全性传输,提出一种基于混沌密钥控制的联合信源信道与安全算术码编译码算法。该算法在编码端通过混沌映射1控制在算术码内嵌入多个禁用符号,将信道编码检错与密码流的扰乱相结合;同时,通过混沌映射2控制信源符号的算术编码,将信源编码与信息安全相结合,实现了联合信源信道与信息安全编译码。实验结果表明,该算法与现有的同类算法相比,当误包率为10-3时,改善编译码性能0.4 dB,同时增强了可靠性和安全性。     

混沌语音实时保密通信研究

从实际网络通信平台出发,利用零动态可逆算法进行信息的加解密,同时提出混沌协议同步技术来保证通信双方的混沌信号严格同步,从而设计并实现了一个混沌语音保密通信系统,具有数据通信的实时性和保密性并举,最后给出了系统通信测试结果.     

Fast bidirectionally-decodable arithmetic coding with chaotic redundancy and threshold control

Although the JPEG2000 compression standard has high coding efficiency,its error resistance and security can’t meet the requirements of practical application.Based on this,a fast bidirectionally-decodable arithmetic coding method with chaotic redundancy and threshold control was proposed.At the encoder,the chaotic map controlled the probabilities of multiple redundant symbols to enhance the security of arithmetic coding.At the decoder,threshold control and bidirectional decoding were combined to realize fast decoding based on maximum a posteriori estimation.Simulation results show that the proposed method improves the reconstructed image quality with better error resistance and security.     

"混沌"运算器的实现

本文提出了在混沌态下实现“加减乘除”四则运算的一种方法,并且据此原理搭建了一简单的实现电路,并将其称为“混沌”运算器。并期望其在生物系统感觉器官的生理分析和仿真或图象处理技术方面的有所启发和突破。     

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。     

一种新的基于密钥的混沌数字水印方法

针对现有混沌水印的安全性差、易被破译的问题，提出一种基于密钥的混沌数字水印方法。该方法在现有的混沌数字水印系统基础上，增加一个混沌映射，并将其初值作为私有密钥来克服有限字长效应的影响和提高数字水印算法抵抗群举攻击的性能。嵌入水印时，将选择的图像分块DCT中频系数与混沌序列相加，进行取模运算后再嵌入混沌映射模型进行迭代。检测时，利用相应的混沌映射模型生成混沌水印序列，并进行相关检测。研究结果验证本文提出这种方法的安全性和有效性。     

宽带混沌信号在汽车防撞雷达中的应用

随着汽车用量的增长，汽车防撞雷达对提高交通安全性有着极其晕要的现实意义，而传统的线性调频连续波雷达体制中存在着严重的多用户同频电磁干扰问题。由于宽带混沌信号具有良好的相关特性，文中提出了数字处理方式的宽带混沌调频连续波雷达，采用混沌调频信号来代替传统的线性调频信号的方案，结果显示它很好地解决丁加性高斯白噪声干扰和多用户间的交叉干扰问题；系统利用了离散混沌序列驱动连续混沌系统产生宽带混沌信号的方法，其电路结构简单，所得频谱平坦宽阔，在汽车防撞雷达和其他雷达、通信系统中具有很好的应用前景。