一种用Duffing振子检测舰船辐射噪声线谱的新方法

用Duffing振子混沌检测系统对舰船辐射噪声的特征线谱进行检测. 分析了Duffing振子混沌运动轨迹, 通过对状态方程的改进, 建立了Duffing振子混沌检测系统, 使系统能够检测任意的弱周期信号. 仿真实验证明了Duffing振子相轨迹变化对周期信号的敏感性, 对白噪声及与参考信号频差较大的周期干扰信号具有一定的免疫力. 引入 Lyapunov 指数作为混沌判据, 解决了系统动力学行为相变在定量上的判定依据问题, 并且能够较为准确地求出混沌临界状态的阈值. 由此提出了一种基于Duffing振子的舰船辐射噪声特征线谱的检测方法, 用此方法对3组实船数据进行分析, 得到了各船型的特征线谱值. 实验结果证明此方法具有高灵敏度、高分辨率的特点.     

混沌振子检测系统的弱有效地震信号检测能力

从混沌振子系统对处于强随机噪声背景中的准周期或周期信号具有灵敏的大尺度周期相态响应出发, 利用仿真实验探讨共炮点地震资料弱有效地震信号检测时混沌振子系统的检测能力. 研究发现, 用于检测的混沌振子系统呈现大尺度周期相态与地震勘探同相轴经水平动校正后的准周期波列信号组成、噪声强弱、畸变程度有关; 对于同类同相轴, 畸变程度越大, 混沌振子系统检测SNR越低, 对于同样的畸变程度, 截断扫描波速越接近准确值, 检测SNR越高; 间接使混沌振子系统呈现大尺度周期相态的截断扫描波速存在一个不对称带; 在使系统进入大尺度周期相态条件下, 同相轴子波畸变系数比可有较大的变化范围.     

一个用于检测微弱复信号的新Duffing型复混沌振子

针对数字通信和雷达等系统数字处理过程中经常使用的复信号,提出一个新的复Duffing方程,分析了其动力学行为.通过计算最大李氏指数和功率谱,证明该系统在不同参数下经暂态到达稳态后存在混沌行为和大尺度周期行为.基于此方程提出一种Duffing型复混沌振子检测系统,它利用混沌系统在临界混沌状态下对参数的敏感性及对一定功率范围内的噪声具有免疫力的特性来检测湮没在复高斯白噪声中的微弱复信号.Monte-Carlo仿真实验表明,在保证较低虚警率的条件下,该检测系统对复单频信号和复线性调频信号都有较好的检测效果.     

周期脉冲控制R?ssler系统

最近出于利用混沌的目的,控制混沌吸引了广泛的注意.在已提出的各种方法中,一种很简单的方法是用周期扰动控制混沌.对该方法已有的研究大多是针对周期强迫的非自治方程系统,而对自治系统及无方程的情况研究的很少.我们从一维映象出发提出了一种新的利用周期脉冲控制混沌的方法.该方法是对系统变量施加脉冲扰动使一维映象临界点(导数为零)的正向轨道与逆向轨道在合适的点上相连,构成一条新的稳定周期轨道,从而达到控制混沌的目标.在这种机制下可以针对某些具有特定动力学特征的期望轨道预先计算出扰动的参数,同时这种计算不要求知道系统的运动方程.这是其他周期信号控制混沌方法做不到的.     

生物液膜振荡器中的内振荡随机共振

随机共振是邦济等人在解释古冰川气候的周期变化时提出来的.这种现象指的是非线性体系、弱信号、噪声三者的协同作用.随机共振常用体系输出信号的信噪比来表示在合适的噪声强度下体系输出信号的信噪比有一个极大值.随机共振体现了噪声的积极作用.随着研究的深入,在各个领     

短时心率变异性信号的基本尺度熵分析

心率变异性信号的复杂性能够反映出心脏的生理功能和健康状态, 从短时的心率变异性信号中探测到复杂性特征具有重要的现实意义. 提出一种基本尺度熵方法来探讨时间序列的复杂性. 该方法对于低维的混沌序列logistic映射, 其基本尺度熵的计算结果与Lyapunov指数的计算结果非常相似, 并且叠加上随机Gauss噪声依然显示方法的有效性. 通过用低维的3个非线性确定性混沌系统检验, 表明该方法有效. 我们把它应用到短时心率变异性信号, 该方法能够很有效的区分出不同的生理、病理信号, 由于方法简单、运算快速、有一定的抗干扰能力使其能够为实际的应用提供方便.     

混沌应用研究的动态及分析

在混沌理论深入研究的同时,人们除了认识混沌现象似乎是“捉摸不定”、像随机性态、长期不可预测、对初值极端敏感的这些特征外,还发现了下面的一些新的特征。首先,一个混沌系统的行为是许多有序行为的集合。但每个有序行为在正常条件下都不占主导地位;或者说,一个混沌吸引区是一些不稳定的周期行为的无穷集合,在正常条件下,这些周期行为由子不稳定性而不占主导地位。近年来已经证明,如果以适当的方式来扰动一个混沌系统,就能促使该系统以它许多有序行为中的一个来起作用,或者说,某一个周期行为变为稳定。其次,混沌现象中的长期不可预测是局部的,对整体而言是确定的,或者说测量一个混沌系统的轨迹并不能预测在遥远的将来某一时刻,该系统将处子吸引区的哪一点上,但是无论在什么时刻去测量它,混沌吸引区整体是保持不变的,人们可以设法将整个混沌吸引区的信号在同步化意义下,获得控制。在某种意义上来说,吸引区是一个混沌系统的本质所在,是那些固定的参数以及那些决定状态变量数值的方程的表征。人们一旦获得了关于一个系统的混沌吸引区的信息,他们就能着手利用混沌。     

从准周期到混沌的实验观察

人们设计各种非线性电路来揭示各种通往混沌的道路,最近的综述可见文献[5]。然而绝大多数实验所所发现的都是倍周期分岔到混沌以及阵发混沌现象。在非线性电路中从准周期到混沌的现象还没报道过,本工作将报道从准周期到混沌现象的实验观察。 在文献[3,4]中,我们建议用具有非线性铁芯的电路来显示倍周期分岔的分频和混沌。在     

复杂生理信号的多重分形质量指数谱分析

生理信号属于非稳态的时变信号. 因此, 非线性分析方法能更好地揭示其特性与机理. 已有研究表明, 由复杂自调节系统产生的生理信号具有分形结构. 提出一种新的多重分形复杂度检测方法——质量指数谱分析, 着重刻画谱曲线的整体弯曲程度, 揭示分形结构复杂性. 方法描述了该谱曲线上所有相邻点对应分形维数差异的非线性叠加, 解决原有参数无法充分反映信号分形结构全部子集信息的不足. 用确定性分形系统Cantor集进行检验, 完全可以区分不同复杂程度的混沌序列, 并不受信号非平稳性及噪声干扰影响. 通过对人体心率变异性(HRV)信号和睡眠脑电(sleep EEG)信号统计分析, 可有效判别处于不同生理和病理状态的人群, 在运算速度和准确性上均比传统参数有一定提高. 该研究能够为临床应用提供有价值的信息.     

外腔多量子阱激光器混沌双劈双反馈多参数控制方法研究

提出外腔多量子阱激光器混沌双劈双反馈多参数控制方法, 建立双劈控制下激光双反馈动力学物理模型, 理论上给出控制系统稳定时频率失谐及稳定范围等. 通过平移或滑动激光器外腔光路中的光器件劈来调节控制反馈光的光程, 能够改变二反馈光的延时时间和反馈强度, 在物理上可实现二个反馈光的多参数混沌控制. 数值结果证明该方法可以控制激光混沌到稳定态、单周期态以及多周期态等, 能使激光器输出周期光脉冲平均功率增加.     

鲁棒的高速物理随机数发生器

基于宽带混沌激光作为物理熵源, 提出一个性能稳定的高速物理随机数发生器实现方案. 利用差分比较器对宽带混沌信号延迟作差, 再经由时钟控制的触发器进行采样保持以及后续异或处理, 实验获得了速率为1.44 Gbit/s 的随机数. 该方案免去了精确的阈值电压调节过程, 利用差分比较纠正了混沌幅值概率密度分布的偏差, 使混沌幅值分布的中值偏斜度系数为γ= 1.5×10^-6. 此实验系统可抗外界波动信号的干扰, 能够连续稳定工作至少12 h.     

《混沌生物学》（生命科学交叉系列）

混沌是继相对论、量子力学之后20世纪科学的第3次革命．本书从生态学中最简单的虫口模型谈起，深入浅出地介绍了在生命科学中通向混沌的倍周期分岔、阵发混沌和准周期道路，以及混沌的基本特征、判别和解析分析方法，特别介绍了在生态学、生物化学、分子生物学、流行病学及生物学相关领域的研究成果及应用，并对混沌控制的机制和方法及在生物学中的意义进行了描述．     

取样显示过程中信号噪声比提高的分析和实验

取样显示方法是一种显示重复性毫微秒级快速脉冲的有效方法。采用此法可将决速信号变换为速度减慢很多倍而仍然具有原有信息量的信号,然后进行放大和显示。对周期性信号取样显示的简单,方框如图1。近年来了解到取样变换过程可以压低噪声,发现被淹没在噪声中的信号。Мамырин和Вол曾对取样过程中可能得到的信噪比提高倍数进行了计算,但他们都把取样脉冲宽度中的噪声认为是一个随机变数,而实际并不如此简单。Атуфрнев等的实验所给出的结果只是定性的,不能从中得出定量的结论。我们考虑到取样脉冲宽度中噪声是一个随机过程这一事实,推导出具有普遍性的公式;并结合实际情况,在噪声频带为一定宽度时,较精确地计算了信噪比提高倍数;还进一步对缩短取样后低频信号周期、提高观察效率提出了具体的方法。     

混沌在信息加密中的应用

近来,人们逐渐注意到利用混炖系统对初值的敏感性来进行保密通讯.他们在蔡氏电路中刊用混沌同步实现了保密通讯.混沌是发生在一个确定性系统中的伪随机运动,系统在某个参数和给定的初始条件下,其运动是确定性的,但是该运动的长期状态对初始条件极其敏感,初始条件的任意小的改变都会引起完全不同的行为.这种确定论性的随机运动完全不同于如Brown运动的随机运动.噪声遵守概率论,对于混沌运动,尽管也表现出随机的性质和不可预测性,但仍是确定性方程的解,对于相同的初始条件,具有相同的运动过程.基于混沌的这些特性,本文提出一种新的信息加密方法.实验表明该方法在保密能信中是切实可行的.     

从准周期运动到混沌的过渡

近年来,人们试图把非线性系统中的内在随机性和湍流的发生机制联系起来,提出各种走向湍流的“道路,研究得较透彻的是倍周期分岔和阵发混沌道路,而从准周期到混沌的过渡如何在微分方程描述的系统中实现,则所知甚少。由于对强迫布鲁塞尔振子参数空间     

关于拾取表面肌电信号的电路设计和探究

表面肌电信号(SEMG)是人体自主运动时神经肌肉活动发放的生物电信号,能反映神经、肌肉的功能状态.由于SEMG信号的特点,极易受50 Hz工频信号、高频信号等噪声干扰,因此需要对所采集的信号进行去噪处理.拾取表面肌电信号的电路主要由采集、放大、滤波三大模块组成,具有很高的共模抑制比,并能有效地滤去50 Hz工频信号和高频噪声,并在实物电路模拟中取得了较为理想的实验效果.     

基于sEMG振子模型的骨骼肌等长收缩力与固有特性的能量核表征方法

提出了一种肌肉等长收缩力估计与肌肉固有特性表征的新方法,称为能量核方法.此方法的初衷在于将表贴EMG(肌电图)信号转变为平面内的相图,并将相图上状态点的分布核心称作能量核,而噪声信号的分布核心称为噪声核.基于相图的统计特征,将一段EMG信号近似为简谐振子,简称EMG振子.本文建立了控制信号(EMG)与输出信号(力/功率)之间的关系,并提出用EMG的特征能量来表征肌肉力.另一方面,通过对能量核与噪声核的计算,能够得到噪声与EMG信号的自然频率并实现直观的信噪识别与分离.实验结果表明,特征能量对等长收缩力的表征度令人满意,并且由于结合了RMS与MPF两种方法的优点,此方法具有很高的鲁棒性;而特定肌肉的EMG自然频率不取决于MU放电频率,故其反映了肌肉的固有特性.此模型体现的物理意义为EMG信号的理解与分析提供了新的启发.     

一类混沌神经元的控制

大脑是一个由大量神经元组成的非常复杂的非线性系统,这些神经元中包含着复杂的动力学行为:稳定态,周期态,甚至混沌行为.人们已经认识到混沌在大脑对信息的处理中扮演着重要的角色.如Freeman在兔子的嗅觉实验中发现,当兔子闻到一种它已知的气味时,它的嗅觉小球的活动呈极限环状态;而当兔子闻到一种未知气味时,它     

混沌研究的新途径

绝大多数混沌动力系统均建立在一定的数值计算基础之上,不过,目前有一令人振奋的信号,这就是用易于理解的文字来论证混沌的存在。即使没有机会使用像克雷Ⅱ型最新超级计算机,要用文字来阐述动力学中的混沌现象是不容置疑的. 如今,混沌已经是动力学中被广为接受的基本概念。在描述实际问题的方程中,若其解敏感或者强烈     

变初值/变结构准混沌——密码学发展的新方向

１９８３年美国Ｌ．Ｏ．Ｃｈｕａ探讨了混沌理论在安全通信中应用的可能性，引起了密码学家和通信理论专家的高度重视，但直到现在国内外还没有作出任何有实用价值的混沌保密机。究其原因是下列两个关键问题没有解决。为此，作者提出了复合迭代算法，从而消除了混沌算法初值敏感性的过渡过程的有害作用；提出了“周期检测－初值更新算法”，从而可以把混沌序列的周期做得任意长。在此基础上，利用准混沌算法的初值空间可以做得任意大这一固有特性，为混沌密码学开辟了一条以综合算符为特征，以变初值、变结构以及又变初值又变结构为核心的准混沌研究方向，给混沌应用于产生密码序列带来了新的思路和方法