同步12导联ECG信号的Lyapunov指数谱

采用分布式多传感器（电极）研究了同步12导联常规心电信号（electrocardiogram,ECG)的Lyapunov指数谱（Lyapunov spectrum)，研究结果表明，不论健康人还是具有窦性节律的冠心病人（coronary artery disease,CAD)，从不同位置提取的心电信号得出的Lyapunov指数并非一个常数，而具有分布特性，所有导联的ECG信号的最大Lyapunov指数L1均为正数，其余指数为负，心电信号表现出明显的混沌特征，同一导联相比较，冠心病人的L1低于健康正常人的L1，L1可以将冠心病人与健康正常人区分开来，在心脏疾病诊断中具有潜在的应用价值。     

同步十二导联心电图信号的关联维分布

采用分布式多传感器对标准同步十二导联常规心电信号的关联维数Ｄ２进行了研究，研究结果表明，不论健康人还是具有窦性节律的冠心病人，从不同位置提取的心电信号得出的关联维数并非一个常数，而且有分布特性。     

功率谱方法重构混沌BZ反应体系的状态空间

选择在连续流动搅拌反应器（ＣＳＴＲ）中进行的ＢＺ反应,通过实验得到低流速下周期加倍分叉途径进入的混沌;引入由数理方面提出的功率谱方法,确定了用时间延迟坐标注重构状态空间所必需的延迟时间Ｔ和嵌入维数ｍ,对这样得到的混沌吸引子进行分析和表征,其结果与文献结果一致,表明功率谱方法的有效性和实用性。     

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.     

基于非线性多参数的心脏室颤预测

血管疾病中心肌缺血导致室颤(Ventricular Fibrillation: VF)所引起的死亡占有相当的比例, 在病变发生之前预测到即将发生的病变, 为治疗赢得时间具有重要的意义. 本文以5条家犬为研究对象造VF模型, 采用非线性多参数分析方法即新的关联维估计方法-高斯核(Gaussian kernel: GK)算法和Lyapunov指数估计方法, 对VF发生前后心电信号的非线性特性变化进行了研究, 同时给出了关联熵h₂的估计. 研究结果表明, 当心肌缺血造成心功能降低时, 3个参数会同时降低, 而其中某个参数的改变可能是其他原因造成的. 因此, 综合判断3个参数的变化能可靠地了解心脏的状态, 克服了采用单个参数进行判断时所带来的误差, 对预测心肌缺血引起的VF具有一定的意义.     

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.     

心电信号时间序列基于Lyapunov指数谱的主成分聚类分析

提出了心电信号时间序列基于Lyapunov指数谱的主成分聚类分析方法, 对MIT-BIH数据库中22个心电数据进行了分析, 得到了较好的诊断效果. 还提出一种改进TSS算法, 利用已知样本对未知样本进行分析, 进一步提高了实验结果的准确度. 该方法结合了统计学方法和非线性动力学方法的优点, 十分适合应用于心电信号等非线性时间序列分析.     

混沌时间序列关联维数计算中无标度区间识别的新方法

为了得到更加精确的混沌时间序列信号的关联维数计算值, 提出了识别无标度区间的新方法. 首先基于K-means算法将关联积分双对数曲线中明显不属于无标度区间的点剔除掉; 其次提出点斜率误差算法从上一步保留下来的点中识别出一个大概的无标度区间; 最后再次基于K-means算法从大概的无标度区间中识别出更加准确的无标度区间. 应用该方法对Lorenz等4个著名的混沌吸引子, 以及对著名的Weierstrass-Mandelbrot (W-M) 分形函数产生的5条曲线分别进行了关联维数值的计算, 计算结果与理论值非常接近. 另外, 还对该方法的识别效果与现有方法进行了比较. 研究表明: 所提出的新方法能够客观准确和自动快速地识别无标度区间, 从而使得关联维数的计算结果更加精确, 这对非线性分析具有重要的意义.     

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.     

混沌保密通信的最新进展

迄今利用混沌进行秘密通信大致分为三大类：第一类是直接利用混沌进行秘密通信；第二类是利用同步的混沌进行秘密通信；第三类是混沌数字编码的异步通信，第二类是国际上研究的一大热点，正在发展为高新技术的一个新领域，混沌通信具有许多优点：（1）保秘性强，因为具有宽带特性，特别是利用时空混沌增强抗破译、抗干扰（鲁棒性）能力；（2）具有高容量的动态存储能力；（3）具有低功率和低观察性；（4）设备成本低等，现在已经提出了同步混沌通信三大保密技术；混沌遮掩、混沌调制和混沌开关技术，本文着重综述了近三年来混沌同步三大保密技术的主要进展，包括理论、设计思想、目前的研究热点、有实用价值又可能实现的十种保密通信方案，其中，混沌遮掩五种，混沌开关两种及混沌调制三种，并分析了各种方案的优缺点，最后，给出了混沌保密通信研究中保密技术的应用展望，这是一个在21世纪大有发展前景的极富挑战性的高新科技领域。     

心脏电活动过程的非线性分析

非线性科学是国内外科学研究中的热点, 其研究涉及确定性和随机性、有序和无序、简单性和复杂性等范畴和概念上的认识与深化, 对于整个自然科学, 包括生命科学的发展都有着重大的影响. 生命体是自然界中最复杂的非线性系统之一. 非线性系统的一种极为重要的运动形态就是混沌, 它研究的是自然界非线性过程内在随机性所具有的特殊规律性. 而与混沌密切相关的分形是指一类极其零碎而复杂、但有其自相似性或自仿射性的体系, 混沌中的混沌吸引子就存在着无穷嵌套的自相似几何结构. 近20多年来, 国内外研究人员对生命循环系统的核心部分——心脏电活动的非线性特性做了深入的研究. 除了用关联维数、李雅普诺夫指数和柯氏熵等对心电信号(HRV, ECG)进行分析, 以及用多重分形谱面积特性参数对ECG信号进行分析并取得重要的进展外, 最近在短时HRV和高频心电信号数据的非线性参数的探索上也得到了满意的结果, 在临床观察疗效和早期诊断等方面具有广泛而重要的应用价值. 本文评述了心电信号非线性特性分析的现状和进展, 指出了以某些适用于短数据的非线性敏感特征量及其估计算法, 用于生理系统的动态过程和临床有效性研究是今后值得关注的研究方向.     

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.     

混沌通信分类及其保密通信的研究

上世纪90年代以来，一方面计算机网络技术得到飞速发展，另一方面新技术不断涌现，大大加速了信息处理和传递，当今网络化与全球化成为不可抗拒的世界潮流，而网络通信中的保密技术则是核心技术之一。任何这方面科技的新发现及其进展都必然引起关注，混沌通信技术就是引起广泛关注的一种高新技术，作为高科技，她具有突破性，创新性，战略性，带动性和风险性。本在前（自然杂志 2001；23（2））的基础上，进一步综述了国际上近年来关于混沌保密通信的最新进展，从通信角度，把产生混沌的类型分为连续流混沌，数字流混沌和数字混沌三种。为了向实用化方向发展，将混沌通信研究中常用的混沌遮掩，混沌开关，混沌调制三种主要技术方案，又按照更便于实际应用，重新把它们分类为三种主要形式，即模-模通信，模-数-模通信和数-数通信。在分析当前国际上三种混沌保密通信的最新方案及其研究进展后，最后提出了一些值得研究的关键技术和研究方向。     

夏季极区中层顶大气浑沌性的VHF雷达观测

随着探测技术的不断完善,大量观测资料揭示了真实大气的复杂运动过程,然而与通过对大气动力学系统作数值分析研究大气浑沌性相比,我们对真实大气运动的复杂性的了解还是初步的。对于像大气运动这样的耗散系统,它的浑沌性通常用3个统计特征量来描写,即维数、Lyapunov指数和熵。最近10多年来,用这些特征量刻划大气运动结构的工作在国内外发展很快,郑祖光和刘式达讨论了近地面大气的浑沌状态;Fraedrich等发现低层大气浑沌吸引子的维数与季节有关;Yang等用MU雷达观测资料计算了平流层大气运动的维数和熵。但有关更高层大气运动浑沌特性的工作尚未见文献报道。     

微尺度电动混合混沌反控制方法

针对被动式混沌微混合器受控性差且加工难度大等缺点,基于广义混沌同步理论,提出了一种运用混沌电场对微流控芯片有序层流流体进行主动混合的电动混沌反控制方法.该方法将Duffing混沌模型施加于微流控芯片混合室的壁面电极,结合微流控芯片微混合室建立控制模型,采用Rosenstein小数据量混沌评价法对流体混沌效果量化评价,进一步优化Duffing混沌反控制算法模型参数.对优化后的混合混沌反控制算法与传统正余弦控制算法进行性能分析.研究结果表明,优化后Duffing算法控制流体进入混沌状态的时间比传统正余弦算法提前了约27.3%,最大Lyapunov指数提高约25%,说明该方法有效地提高了微流控芯片微混合器的混沌混合效果.     

脑电八导联网络参数L与脑功能的对应

气功与大脑状态和功能的具体联系如何?找出脑电混沌吸引子维数与气功功龄之间的统计关系,脑电AR模型阶数矩阵与气功状态之间的对应关系。     

正向心电数学模型及模拟

根据体表电位推断心脏组织的正常与异变属于“反向心电”的范畴,然而“正向心电”是“反向心电”研究的基础,因为在“正向心电”模型中,心脏生物电过程与体表电位之间的关系是确知的,这种确知关系可以用来检验各种“反向心电”算法的正确性,正向心电的计算机模拟较之物理模拟具有模拟运算速度快、模型的参数变更方便、灵活、便于实现心脏各种有关病变过程等优点,国外已有利用正向心电模拟去研究心脏各种病变以改进心电诊断的报道。     

混沌和分形的普适常数的物理意义

混沌吸引子普适常数包含哪些物理内容?或者说,分形维数的物理意义是什么?这是目前混沌与分形理论发展过程中人们关心的重要问题,因为这一问题的解决与建立混沌控制的理论框架和分形的动力学机制之间有直接联系.本文根据拓扑思想重建了一种能态动力学系统,并在该系统中能量“分级极值”结构的前提下,对混沌和分形的基本特征进行讨论,其结论是把混沌和分形的普适常数的物理意义归于“能级变化率”的概念.     

复合信号的小波分形特征

将分形理论与小波理论相结合，提出一种用于重叠复合化学信号中确定组分数和各峰位置的新方法－－小波分形峰位法。首先通过连续小波变换，将复合化学信号变换成一定小波尺度范围内在时间域的连续小波变换值，然后再将其转换成容量维数Dc，根据Dc的变化确定出复合信号的各组分数及相应组分的峰位置，同时研究了小波尺度对不同重叠信号中各峰位置的影响。结果表明，该法是一种提取化学重叠信号中各单独信号并准确确定峰位置的有效工具，即使对于重叠程度严重的信号仍能获得满意的结果。将其用于处理镉－铟体系的重叠伏安峰，峰位置的相对误差小于1％。用小波分形峰位法提取峰位置方法简便、快捷、准确，且处理过程中无需对不同体系进行小波惊讶的重复选择，只需将原始信号进行连续小波变换后转换为容量维数即可，所以具有广阔的发展前景。     

自回旧模型在格点上自避无规行走研究中的应用

自回旧模型在格点上自避无规行走研究中的应用康健，吴大诚（四川联合大学轻纺工学院．成都６１００６５）对于格点上的自避无规行走（ＳＡＭ），在Ｎ→∞时，其路径数Ｃ‘（Ｎ）与行走步数Ｎ的关系符合标度理论其中带括号的上标ｄ为空间维数，Ｃ是某一系数，是有效配位数...