Chaotic characteristics of electromagnetic emission signals during deformation and fracture of coal

Electromagnetic emission (EME) is a kind of physical phenomenon accompanying the process of deformation and frac-ture of loaded coal and rock and it is of importance in quantitatively analyzing its characteristics. This will reveal the process of deformation and fracture of coal and predicting dynamic disasters in coal mines. In this study, the G-P (Grassberger and Procaccia) algorithm, calculation steps of the (if only 1 dimension) correlation dimension of time series and the identification standards of chaotic signals are introduced. Furthermore, the correlation dimensions of EME and the acoustic emission (AE) signals of time series during deformation and fracture of coal bodies are calculated and analyzed. The results show that the time series of pulses number of EME and the time series of AE count rate are chaotic and that the saturation embedding dimensions of a K3 coal sample are, respectively, 5 and 6. The results can be used to provide basic parameters for predicting of EME and AE time series.     

一种新的混沌神经网络及其应用

提出一种新的混沌神经元模型,该神经元的激励函数由复合正弦函数和Sigmoid函数构成,通过分叉图及Lyapunov指数的计算,分析了其动力学特征.基于该模型构造了一种新的暂态混沌特征神经网络,并将其应用于组合优化问题.仿真实验结果表明了该算法的有效性与可行性.     

线性时滞状态反馈下Stuart-Landau系统的多周期解

对一个stuart-landau系统引入时滞状态反馈,研究时滞对非线性系统动力行为的影响。发现时滞可使系统出现周期振动,与无时滞系统不同之处在于有多个周期吸引子共存的现象。从理论上预测由时滞导致的动力学行为,得到周期解的解析形式。随着时滞量的变化,周期解个数及其稳定性发生变化。并通过对比周期解的数值解和解析解,数值验证多周期吸引子共存的现象。这些结果对控制系统的振动和系统同步等有着潜在的应用价值。     

复杂动态网络的牵制同步控制

研究了复杂动态网络的牵制同步控制。首先,阐述了一个新的动态网络,这个网络具有不同的节点结构,而且每个节点都是具有相同维数的动力系统。通过设计合适的控制器,此网络的状态将指数同步到一个稳定的状态。其次,给出了一些同步准则和一个例子去验证理论结果。MATLAB仿真结果表明,在整个网络被控制到平衡点时,在网络中随机地选择两个节点施加牵制控制,甚至仅对网络中度最大的那一个节点施加牵制控制,都能使网络的状态在很短的时间内达到同步。MATLAB仿真结果与理论分析相一致。     

混沌系统的间歇控制及其在保密通信中的应用*

基于连续控制方法的混沌保密通信方案很容易被跟踪或者复制,大大限制了混沌在保密通信中的应用.采用不连续的周期间歇控制方法研究了混沌系统的同步和在保密通信中的应用问题;证明了在适当的控制条件下两个耦合的混沌系统达到精确同步,并给出一组设置控制周期和控制宽度的充分条件,数值模拟验证了理论结果的有效性.该不连续的控制方法可应用到混沌保密通信中,增加通信的保密性能.     

一种基于图像识别的高性能混沌特性判别算法

利用混沌阵子可以检测强噪声背景下极其微弱的周期信号。该方法应用中的关键问题是混沌特性的判别。提出了一种新的基于图像识别的混沌特性判别方法,该方法需要的存储量小,算法简单易行,尤其适合系统资源受限的场合,比如嵌入式系统。阐述了该混沌特性判别算法的原理,给出了一个基于此方法的完整判别程序流程。计算机仿真结果表明,该方法用于Duffing信号幅值检测系统是有效的。     

基于混沌粒子群的多飞艇资源配置规划方法

对地观测具有任务繁多、约束复杂、资源有限等特点,对观测资源配置进行合理规划具有重要意义。面向多飞艇多载荷对地观测任务,结合经典粒子群算法,研究了满足任务完成度、分辨率要求和负载均衡度等多目标的资源配置规划方法。在经典粒子群算法的基础上利用混沌优化技术进行改进,并设计实现了原型系统。实验验证了该资源配置规划方法的有效性。     

气液固三相并流系统流型的混沌识别

运用确定性混沌分析技术，研究了气液固三相并流系统散式鼓泡流、聚式鼓泡流、柱塞流、泡沫流及环状流压力波动信号的混沌动力学行为。结果表明，吸引子可以用来表征气液固三相并流系统的动力学行为，混沌特征参数相关维D2和K熵可以用来定量识别以上五种流型。以混沌定量识别为基础，给出了三相并流系统的流型图。     

基于坐标—灰度交织映射的视频麦克风声音复原系统

区别于声学麦克风,视频麦克采用高帧率摄像机,利用声音震动引起周围物体的帧间图像细微差异,对声音进行复原。模拟人脑v2皮层位置亮度交织神经网络,提出一种基于二维对数的坐标—灰度交织映射算法。算法将视频帧图像矩阵与函数构造矩阵交织映射,产生混沌吸引子保留并放大帧间图像微差异,并构造基于该算法的视频麦克风声音复原系统。仿真实验表明,该视频麦克风系统可以从薯片袋子的高帧率视频中复原声音信号,相比于传统算法降低了40%的计算量,同时保持语音复原质量。     

混沌系统和DNA编码的并行遥感图像加密算法

目的 针对传统基于混沌系统的图像加密算法在加密遥感图像时存在速度差、安全性不足等问题,提出一种混沌系统和脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid,DNA）编码的并行遥感图像加密算法,提升图像加密的效率和安全性。方法 利用明文图像的安全散列算法256（secure Hash algorithm 256,SHA-256）哈希值修改混沌系统的参数和初始值,提高算法的明文敏感性,并通过2维Hénon-Sine映射置乱图像,打乱像素之间的分布规律;然后利用图形处理器（graphics processing unit,GPU）并行计算密钥序列,缩短加密时间,通过选择多个高维混沌系统和修改混沌系统初始值确保密钥序列的随机性;最后利用密钥序列和GPU对图像进行DNA并行加密,得到最终的密文图像。在DNA并行加密过程中,生成一种DNA-S盒,对DNA编码进行非线性替换。结果 在遥感图像以及普通彩色图像上的仿真实验和安全性分析结果表明,本文算法在加密遥感图像上速度达到80 Mbit/s以上,密钥空间大于10²⁰⁰,信息熵趋近于8,密文图像直方图平坦均匀,且通过了美国国家标准与技术研究院（National Institute of Standards and Technology,NIST）随机测试以及卡方检验;与其他算法相比,本文算法在密钥空间、相邻像素相关性、像素改变率（number of changing pixel rate,NPCR）、统一平均变化强度（unified averaged changed intensity,UACI）和信息熵等评价指标上更接近理想值。结论 本文算法在大幅提升加密速度的同时,保证算法足够安全,能够抵抗各种攻击,适合遥感图像以及大容量图像的保密存储和网络传输。