混沌信号

摘要： 封面图片来自本期论文“一个新的具有超级多稳态的五维忆阻超混沌系统”,图片是新型忆阻器超混沌系统的构造原理图及其电路仿真结果图。为了描述更加复杂的非线性动力学特性并且得到更适合工程应用的混沌信号,利用新型电路器件--忆阻器去替换改进的四维Lü系统中的耦合电阻,设计了一个新的具有丰富动力学特性的忆阻系统。

摘要： 基于物理过程提出了一个针对混沌激光测距系统的仿真计算模型。该计算模型相对全面地考虑了引起混沌信号退化并造成测距误差的各种因素,包括大气衰减、大气湍流、几何衰减、被测物体的表面法线信息及其双向反射分布函数、多径噪声、环境光噪声、系统热噪声和光电二极管的退化模型等。为了重点探索双向反射分布函数、环境光噪声、多径噪声对基于混沌信号的深度图重建精度的影响,进一步通过将一维离散混沌序列作为探测信号,基于互相关法对合成的深度图进行扫描测距和深度图重建。实验结果表明,本文研究的混沌激光仿真测距系统的深度图重建质量受双向反射分布函数中粗糙度系数的影响并不十分明显,但当粗糙度逐渐增大时,漫反射成分也逐渐增大,此时多径噪声的影响将逐渐显现。此外,该系统能够在一定的环境光噪声强度范围内表现出对环境光噪声较强的鲁棒性,但即使在多径噪声较弱时,其深度图重建质量也会随多径噪声以较快的速率衰减,当多径噪声增强到一定程度时衰减速率才趋于平缓。本文能为实现实际的混沌激光深度图重建系统以及针对影响重建质量的退化因素分析提供参考和依据,并有助于快速高效地构建出基于物理过程且接近于实测环境的混沌激光深度图探测结果数据集。

摘要： 提出应用一颗单555芯片、一个5 kΩ电阻和二个0.01μF电容,构造与实现电路结构最简单的5 V单电源供电的混沌信号发生器。反馈电路设计的组合特点是R1C1低通单元负责电容充放电和芯片启动输出脉冲,C2RT高通单元开闸释放芯片输出端的宽带混沌信号直接馈给阈值端以便维持混沌态。分别应用了3颗芯片,采集多谐振荡器与混沌发生器的输出端和阈值反馈端的电压信号,分别基于最大李指数、谱熵复杂度、弹簧测试的结构蠕变率,计算与判别输出端和阈值端的时域信号的周期或准周期稳定性、混沌特性及其复杂性。结论是应用555时基芯片的最简扩展电路成功得到了复杂的混沌信号流,其中的混沌产生机制主要源于芯片内嵌的施密特触发器的随机共振现象。

摘要： 为对混沌信号进行降噪,提出基于变分模态分解(VMD)的混合去噪(VMD-SG-WT)方法,首先基于各分量间的最小巴氏距离确定VMD分解模态参数,通过VMD将混沌信号分解成多个本征模态函数(IMFs);然后分别计算各个IMF分量与原始信号间的相关因数,根据相关关系指标确定IMF分量的含噪程度,对有效成分主导的信息分量重构进行Savitzky-Golay平滑滤波,对噪声主导的噪声分量重构进行小波降噪处理;最后利用平滑的信息分量与小波去噪的噪声分量进行重构,得到最终去噪的信号.采用VMD-SG-WT去噪法对Lorenz系统产生的仿真信号和实测的太阳黑子数序列进行降噪处理,并与局部投影去噪法、小波去噪法、经验模态分解(EMD)去噪法和单一VMD去噪法进行对比.结果表明:VMD-SG-WT去噪法能够有效对混沌信号进行降噪,去噪效果相对优于其他去噪方法的去噪效果.

摘要： 为对混沌信号进行降噪,提出基于变分模态分解(VMD)的混合去噪(VMD-SG-WT)方法,首先基于各分量间的最小巴氏距离确定VMD分解模态参数,通过VMD将混沌信号分解成多个本征模态函数(IMFs);然后分别计算各个IMF分量与原始信号间的相关因数,根据相关关系指标确定IMF分量的含噪程度,对有效成分主导的信息分量重构进行Savitzky-Golay平滑滤波,对噪声主导的噪声分量重构进行小波降噪处理;最后利用平滑的信息分量与小波去噪的噪声分量进行重构,得到最终去噪的信号。采用VMD-SG-WT去噪法对Lorenz系统产生的仿真信号和实测的太阳黑子数序列进行降噪处理,并与局部投影去噪法、小波去噪法、经验模态分解(EMD)去噪法和单一VMD去噪法进行对比。结果表明:VMD-SG-WT去噪法能够有效对混沌信号进行降噪,去噪效果相对优于其他去噪方法的去噪效果。

摘要： 本文提出一种基于混沌信号特性的信号盲提取算法,由于不同的混沌信号在相空间里面对应着不同的吸引子二阶增长率,利用这个特点定义了增殖系数(Proliferation Exponent,PE)并将其作为混沌信号提取的目标函数.首先分析基于增殖系数的梯度搜索方法在解决盲提取问题时存在不足,并将混沌信号的盲提取问题转化为带约束的优化问题,提出利用改进的粒子群优化算法解决信号盲提取的优化问题,通过惯性系数动态调整和最优位置的扰动,提高算法的寻优性能.实验结果表明基于增殖系数的信号提取算法能有效地提取混沌信号,提取的信号在时域和相空间与源信号接近,同时算法也表现出对噪声污染的鲁棒性.

摘要： 针对受到噪声干扰的激光混沌源信号高精度重构的问题,本文提出了一种基于相位空间重构混沌流信号的盲源分离算法.该算法首先对分离信号的相位空间进行时间延迟重构,然后将分离矩阵作为待优化参数,通过在相空间中构建目标函数,将盲源分离问题转换为优化问题,应用粒子群优化算法求解最优分离矩阵,进而将观测数据乘以最优分离矩阵来重构源信号.实验结果表明,该算法不仅具有快速收敛的特点,其精度明显优于各种噪声强度下现有的独立分量分析方法.

摘要： 为了从被噪声严重污染的观测数据中重构混沌信号,文中提出了一种基于相空间重构和奇异谱分析的混沌信号自适应降噪方法.由于混沌信号具有类噪声特性,传统的奇异谱分析方法在处理混沌信号时难以辨识信号成分对应的奇异值数目.为此,文中通过在相空间比较混沌信号和噪声统计特性的差异来估计奇异值数,实现了自适应降噪.对计算机模拟生成的混沌信号和太阳黑子数的实际观测数据分别进行了降噪实验,结果表明:文中方法能准确地估计奇异值数目并有效地重构原混沌信号;与现有的混沌信号降噪方法相比,文中方法在噪声抑制性能上有优势,重构的相图质量也更好.

摘要： 针对同步挤压小波变换(SST)消噪过程中仅使用单一阈值的不足,对SST消噪时的幅度阈值进行了改进,提出了一种基于SST分层阈值的混沌信号消噪方法.首先,根据信号和噪声经SST分解后系数的分布模型,推导SST混沌去噪时幅度阈值权系数的均方误差计算公式;进而,根据均方误差最小准则,计算幅度阈值权系数的最优取值;最后,根据最优阈值权系数和噪声标准差,确定SST混沌去噪时的分层阈值.利用模拟混沌信号和实测月太阳黑子信号对所提方法进行了实验分析,实验结果表明,本文方法可较好地滤除混沌信号中的噪声,同时原始信号的内在混沌特性也能得到较大程度的恢复.与小波阈值法和集合经验模态分解(EEMD)消噪法相比,可获得更好的消噪效果.

摘要： 混沌信号具有内在随机性及宽频谱特性,可以用来降低开关电源的电磁干扰.本文首先对一种新型混沌电路-蔡氏对偶电路进行建模,验证混沌信号的内在随机性,得到电路输出的混沌信号,然后给出一种方法对混沌信号进行处理,得到混沌调制信号,利用得到的混沌调制信号控制Cuk变换器的工作.通过观察Cuk变换在标准PWM模式下及混沌调制模式下的电感电流相图及频谱图,证明了混沌信号可以用来降低开关电源的电磁干扰.

摘要： 为了降低人体电适应性对电刺激效果的影响,介绍了一种基于混沌信号的电刺激仪的设计方法;首先通过PC机在MATLAB平台构建混沌模型,经运算产生的混沌信号然后通过USB接口输出到NI公司的数据采集设备USB-6251,其模拟输出通道将信号进行无失真的输出与放大,再通过LM3886模块进行功率放大,最后通过粘贴或绑缚在人体皮肤上的电极刺激内部神经.通过改变混沌模型的参数获得丰富的刺激波形,从而降低了因生理电刺激适应性而导致的电刺激效果变差的影响.系统的初步测试表明:混沌信号的随机性增加了电刺激波形的多样性;混沌信号的规则性保证了电刺激过程的舒适感;而混沌信号的数学模型对保证电刺激的统一性提供了理论依据,提出的方法为电刺激仪器的设计提供了一个新的方向.

摘要： 本文提出了一种由一个分布式反馈激光器为主激光器和一个半导体环形激光器为从激光器组成的主从式激光混沌系统方案，主激光器产生的光单向注入到从激光器中，通过调整注入系数、主从激光器的失谐频率和从激光器的偏置电流，使从激光器工作在混沌状态，输出混沌信号。从基于光注入条件下的环形激光器的速率方程组人手，数值模拟了主从激光器的失谐频率、注入系数和从激光器的偏置电流3个工作参量对从激光器输出动态的影响。研究表明：外光注入条件下，半导体环形激光器可以产生混沌信号。通过分析得出：当失谐频率为3.9 GHz、注入系数为0.07、偏置电流为81 mA时，环形激光器可以产生功率谱平坦、带宽较宽的高质量混沌信号。

摘要： 波形设计是雷达、声纳等探测系统的一个重要环节。波形不仅决定了系统的分辨率、测量精度、抗干扰能力以及目标跟踪性能等，也影响到后续的信号处理方法。针对噪声雷达信号源产生难的问题,提出一种基于函数驱动的混沌雷达波形设计方法.理论上证明某类非周期函数经非线性变换后,表现出随机动力行为,据此原理可以构造出混沌系统,能产生绝对不可预测的混沌信号.仿真结果表明,该混沌信号及其频率调制信号都具有类δ的自相关函数,功率谱平坦,十分适合于宽带高分辨雷达的应用.

摘要： 对近年来常用的有效的混沌振动降噪方法,如小波变换方法、EMD方法、奇异值分解方法等,进行了详细地阐述,并给出了各类算法的不足及应用条件,得出了各类算法在低信噪比混沌信号降噪方面的局限性,指出了混合降噪算法在对于低信噪比混沌振动信号处理的重要作用及进一步的研究方向.

摘要： 由于混沌信号具有初值敏感性,认证信号与载体不分离,在抗干扰性和隐蔽性等方面具有潜在的优势,因此近年来利用混沌信号进行保密通信的应用已成为一个研究的热点.本文采用较易实现的声光双稳电路系统输出的混沌信号对文字、正弦波电信号、声音等进行了加密和解密.并对其隐蔽能力进行了验证.

摘要： 混沌信号具有宽带类似白噪声、类似脉冲的自相关和低互相关等性质,具有扩频通信、保密通信以及超宽带通信所需的优良特性.利用混沌的非线性性以及对初值和系统参数的敏感性等特性,使得被调制的信息很难被截获和破译,从而提高了通信系统的保密性.将混沌信号作为传输信息的一部分进行传输,从一定程度上降低了加密系统的复杂程度,可靠性也得到了大大的提高.随着混沌理论研究的深入,混沌调制系统得到了广泛的研究和关注并且取得了突破性的进展.利用混沌信号的宽带特性，可以方便的构建混沌宽带通信系统。由于内在的宽带特性，使得混沌通信系统在抗多径干扰和多用户干扰方面具有潜在的优势。

摘要： 为了提高EEMD在混沌信号去噪中的时效性,提出一种改善EEMD的混沌去噪方法.该算法将小波包分析作为EEMD的预滤波单元,剔除了部分噪声干扰,大大减少了高斯白噪声的叠加次数,并结合EEMD抑制模式混叠的特性,可以有效地提高EEMD去噪的时效性.利用两自由度非线性系统详述了混合滤波算法的实施过程,结果表明该方法切实可行,具有非常好的应用价值.

摘要： 针对原始去噪方法不能有效去除混沌信号中的脉冲噪声,提出了采用Savitzky-Golay混沌去噪的新方法.该方法主要通过设定多项式的取值范围和阶数求出平滑滤波的优化模板进行滤波.仿真结果表明,与传统去噪方法相比,利用Savitzky-Golay算法能够有效去除混沌信号中的脉冲噪声和白噪声.

摘要： 本文提出了一种新的用于电能质量研究的交流电弧炉模型.其中静态模型是基于E.Acha,A.Semlyn等人依据能量守恒原理建立的用于描述电弧电压的微分方程,通过对静态模型产生的电弧电压的傅立叶分析,其谐波分布与实际情况完全相符,从而证明了该静态模型的准确性.本文采用蔡氏混沌电路产生的随机混沌信号作为调制波来完成仿真实验.实验结果与实测的电弧炉波形相符,这表明模型与传统基于带通白噪声的动态模型相比较,在模型的准确性上,特别是动态准确性有明显的优势,能够用于电弧炉引起的谐波和电流波动等电能质量问题的研究.

摘要： 为得到更加准确的混沌信号的关联维数值,提出了一种新的无标度区间识别的方法.该方法应用组合形态的形态学滤波器对信号的相关积分双对数曲线进行平滑处理,在保证无标度区间直线斜率不变的前提下,可扩大无标度区间的识别范围,从而为获得准确的信号关联维数提供了更为可靠的计算依据.Lorenz信号的应用实例验证了该方法的有效性.

摘要： 本发明公开一种混沌振子电路和基于混沌理论的微弱信号检测系统，属于微弱信号检测领域。包括：混沌振子电路输出端接参数调节测量模块；参数调节测量模块包括：标准信号源，用于产生6GHz的标准正弦信号，输出至分频器；分频器，用于将标准信号等分为1/2、1/4…频率的信号，输出至控制模块；控制模块，用于根据分频后信号生成扫频范围，对扫频范围内的每个频率：根据选中频率调节第一反馈系数可调放大器、第二反馈系数可调放大器的放大比例系数，使得混沌振子电路处于混沌临界状态；采样此时混沌振子电路输出信号，若其方差超过设定阈值，则待测信号包含当前选中频率信号。本发明通过混沌系统所处状态检测出是否含有周期信号，提高探测精度和可靠性。

摘要： 本申请提供了一种混沌功率放大器以及混沌SPWM信号产生方法。所述混沌功率放大器包括：混沌时间片段产生模块，混沌SPWM信号产生模块，电路组件模块，利用计算机和程序产生混沌时间片段，使用单片机、或FPGA芯片、或DSP微处理器产生混沌SPWM信号，集成电路板或集成芯片用于电路组件模块，这些特点使得本申请的混沌功率放大器具有简单易用的、研发周期短的特点。所述混沌SPWM信号产生方法包括：基于基波信号与混沌扩频载波信号，产生混沌时间片段；基于所述混沌时间片段，产生混沌SPWM信号。所述混沌SPWM信号，具有数字信号和载波扩频的特性，具有较少的谐波成分，降低了对电路产生的电磁干扰。

摘要： 一种五维混沌系统及基于五维混沌系统的混沌信号发生器，涉及信息加密领域。本发明的五维混沌系统占用数字电路乘法器数量少、实现简单，呈现混沌的系统参数范围大从而获得复杂性的混沌信号，提高混沌信息加密的安全性。五维混沌系统用于输出五路混沌信号并存在典型的混沌吸引子。混沌信号发生器中的FPGA用于生成五维混沌系统电路，FPGA的五路混沌信号输出端分别连接第一路、第二路、第三路、第四路、第五路数模转换器的数字信号输入端；拨码开关的一端连接电源，拨码开关的另一端分别连接五路数模转换器的供电端，五路数模转换器输出的信号均为电压信号。混沌信号发生器能提供具有多种变量组合形式的用于信息加密的具有良好的混沌特性五维混沌信号源。

摘要： 一种能控标准型全局混沌反控制生成Rossler混沌信号的方法，在全状态空间，以特殊视角，实现能控标准型混沌反控制生成Rossler混沌，并且对同一Rossler混沌信号，通过一定范围内的参数调整，将产生不同的信号，进一步提高了保密能力。

摘要： 本发明公开一种混沌雷达信号源，包括调频模块、定时器、变换器和寄存器，调频模块产生的调频信号一方面进行输出，另一方面经定时器定时采样后送入变换器，将该采样信号进行多项式变换后送入寄存器，所述寄存器的输出端连接调频模块的输入端。此种信号源产生的混沌信号具有宽频带，峰均功率比低以及脉冲压缩性能好等特点，可以通过两个系统同步的方式来完成发射信号的延时重构，在雷达应用领域中有广阔的应用前景。本发明还公开一种混沌雷达信号的产生方法以及一种混沌雷达信号同步系统。

摘要： 本发明涉及保密通信技术领域，具体涉及一种超混沌信号的发生方法和发生系统；其中超混沌信号发生方法，包括如下步骤：输入正弦信号到能产生混沌信号的非线性电路，从而改变所述能产生混沌信号的非线性电路的状态方程参数，使混沌系统的李亚普诺夫指数至少有2个大于0；超混沌信号发生系统，包括能产生混沌信号的非线性电路，所述超混沌信号发生系统还包括正弦信号发生装置，所述正弦信号发生装置与所述能产生混沌信号的非线性电路的信号输入端连接，所述正弦信号发生装置输出正弦信号到所述能产生混沌信号的非线性电路，从而改变所述能产生混沌信号的非线性电路的状态方程参数，使混沌系统的李亚普诺夫指数至少有2个大于0。

摘要： 本发明涉及一种多涡卷混沌信号产生方法及混沌信号发生器，本发明的方法是在一个含扰动项的线性切换系统的x和y方向上添加非连续的饱和函数，从而产生含有井状吸引子的n涡卷混沌信号以及n×m格涡卷的混沌信号(其中n和m是大于1的自然数)，并且吸引子的个数和位置可以由参数自由控制。本发明的发生器是根据本发明的方法制作的多涡卷混沌信号发生器。本发明可以提供多种形态、更复杂、且具有高度的随机性的混沌信号，使人们能更加深入地对混沌机理与特性进行研究。

摘要： 一种五维混沌系统及基于五维混沌系统的混沌信号发生器，涉及信息加密领域。本发明的五维混沌系统占用数字电路乘法器数量少、实现简单，呈现混沌的系统参数范围大从而获得复杂性的混沌信号，提高混沌信息加密的安全性。五维混沌系统用于输出五路混沌信号并存在典型的混沌吸引子。混沌信号发生器中的FPGA用于生成五维混沌系统电路，FPGA的五路混沌信号输出端分别连接第一路、第二路、第三路、第四路、第五路数模转换器的数字信号输入端；拨码开关的一端连接电源，拨码开关的另一端分别连接五路数模转换器的供电端，五路数模转换器输出的信号均为电压信号。混沌信号发生器能提供具有多种变量组合形式的用于信息加密的具有良好的混沌特性五维混沌信号源。

摘要： 本发明提出一种受控捷变激光混沌信号发生器及多态混沌捷变激光雷达，属于遥感测距信号领域；所述受控捷变激光混沌信号发生器包括第一半导体激光器、第二半导体激光器、第一光隔离器、第二光隔离器、第一光耦合器、第一光电探测器、电控偏振调控器、第二光耦合器、第三光耦合器、第二光电探测器、第一输出端口、第二输出端口、输入端口、FPGA控制器；本发明受控捷变激光混沌信号发生器采用光学注入半导体激光器的方法，获得GHz水平的高带宽激光混沌信号，具有突出的超宽带属性和优异抗干扰性能；本发明可拓展成多激光器光学注入的方法，来产生带宽更高的混沌信号；本发明实现混沌态之间的快速切换，使得混沌信号具有捷变的属性，增强了抗干扰能力。

摘要： 本发明公开一种含有三次非线性项的五维超混沌系统构建方法及其同步方法和混沌信号发生器，属于混沌系统技术领域，构造了一个含高次非线性项的新5‑D超混沌系统，解决现有混沌系统在数字域中抗退化能力差、安全性低等问题，数学模型表示如下：通过动力学特性分析证明该混沌系统最大lyapunov指数接近2，结合lyapunov稳定性定理与非线性控制理论本发明还提出了一种多变量非线性反馈同步控制器，基于FPGA设计并实现含高次项的高维复杂超混沌系统同步，能够大大缩短同步时间，从而提高整个系统工作性能，保证了混沌保密通信的实时性。