混沌系统设计中的基频变换及不可预测性估计算法

本文研究了混沌产生器设计中的两个重要的计算问题。文中基于混沌吸引子周期轨道理论的频域分析概念和矩阵分析原理提出了一种混沌系统基波频率变换方法。基于该方法对Lorenz和Chua系统分别进行了不同基频硬件电路参数设计，并对所产生信号频谱进行了测试，实验结果验证了所提出基频变换方法的正确性。另外，深入讨论了混沌系统不可预测性的检测方法，通过对所设计电路的不可预测性强弱的分析，表明所提出的改进计算式提高了比较不同混沌系统时的评估准确度。     

一种离散混沌序列类随机性分析法

提出了用穷尽熵来判定离散混沌序列类随机性强弱的算法。对于给定离散混沌序列,求其穷尽生成的步数,根据每个穷尽组成部分的序列数占总序列长度的比率,计算离散混沌序列的穷尽熵。数值仿真实验表明此方法能有效识别不同离散混沌序列的类随机性强弱,在数字混沌保密通信中具有实际应用前景。     

具有不可预测性的物理混沌随机序列的产生与随机性统计测试分析

给出了通过几种经典的物理混沌系统,包括Chua’s电路、Lorenz系统、Chen系统,产生混沌随机序列的两种离散化方法.用NIST制定的测试标准对产生的随机序列进行了随机性统计测试分析.分别对不同的物理混沌系统产生的随机序列进行单比特频数测试、游程测试、离散傅里叶变换测试、近似熵测试、累积和测试,并进行了比较分析.实验结果表明:物理混沌序列要比算法混沌序列随机性更强,不同序列之间的随机性差异可以通过NIST测试得到体现.在三种经典电路中,建议选择Chen混沌系统的电路做为混沌随机序列发生器.     

基于分块信息熵方差的图像置乱程度评估

将信息熵与图像的分块处理思想相结合,提出了一种基于分块信息熵方差的图像置乱程度评估方法.在详细阐述评估方法基本原理的基础上,通过仿真实验对同一图像基于Arnold变换的像素位置置乱、基于Logistic混沌映射的像素灰度值置乱及二者级联的像素位置与灰度值均置乱的3种图像置乱方式下的置乱程度进行评估和分析,并验证了所提方法的正确性与有效性.应用该方法进一步对多幅不同图像在同一加密算法下的密文图像的置乱程度进行评估,结果表明所提出的方法具有与原图像无关的特点,可以用于加密算法的安全性评估.文中方法原理简单,实现容易,且无需原图像参与,具有较好的实用性.