计算物理 ›› 2023, Vol. 40 ›› Issue (1): 91-105.DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8550
收稿日期:
2022-04-24
出版日期:
2023-01-25
发布日期:
2023-07-04
作者简介:
李震波(1986 —),男,博士,副教授,主要研究方向为动力系统的分岔与混沌, E-mail: lizhenbo@usc.edu.cn
基金资助:
Zhenbo LI1,2(), Yezhi TANG1,2
Received:
2022-04-24
Online:
2023-01-25
Published:
2023-07-04
摘要:
提出一种改进的函数投影同步方案——多元函数投影同步。与现有的比例因子为一元函数的函数投影同步方案不同,本文讨论的比例因子为多元函数。在该方案下,系统间的同步行为更复杂、更难以预测,驱动与响应系统将在更高的维度中展现出相关性。基于改进的主动控制方法,研究四维能源系统和超混沌蔡氏系统的多元函数投影同步问题,并设计同步控制器。在数值模拟中,分别针对比例因子为多元线性函数和多元非线性函数情况进行同步仿真,实现了系统之间的多元函数投影同步。利用上述同步,设计相应的保密通信方案,以正弦信号和灰度图像信号作为信息信号进行保密通信仿真,并通过引入小波阈值去噪算法进行抗噪声模拟。结果表明: 提出的同步方案可行,所设计的保密通信方法有效,具备较好的保密性和稳健性。
李震波, 唐叶芝. 高维混沌系统的多元函数投影同步及其保密通信方案[J]. 计算物理, 2023, 40(1): 91-105.
Zhenbo LI, Yezhi TANG. Multivariable Function Projective Synchronization of High Dimensional Chaotic Systems and Its Secure Communication Scheme[J]. Chinese Journal of Computational Physics, 2023, 40(1): 91-105.
同步误差向量 | 同步类型 | 比例因子Γ |
ei=xi-Γyi 其中xi为驱动向量,yi为响应向量,Γ为比例因子 | 完全同步 | Γ=1 |
投影同步 | Γ为常数,大小由驱动系统初值决定 | |
广义投影同步 | Γ为常数,大小可任意指定 | |
一元函数投影同步 | Γ为时间t的一元函数 | |
二元函数投影同步 | Γ为二元函数 | |
多元函数投影同步 | Γ为多元函数 |
表1 各类常见的投影同步
Table 1 Different kinds of projective synchronization
同步误差向量 | 同步类型 | 比例因子Γ |
ei=xi-Γyi 其中xi为驱动向量,yi为响应向量,Γ为比例因子 | 完全同步 | Γ=1 |
投影同步 | Γ为常数,大小由驱动系统初值决定 | |
广义投影同步 | Γ为常数,大小可任意指定 | |
一元函数投影同步 | Γ为时间t的一元函数 | |
二元函数投影同步 | Γ为二元函数 | |
多元函数投影同步 | Γ为多元函数 |
图1 系统(8)和系统(9)在比例因子Γ1下同步的时间历程(a) x1与x2的时间历程;(b) y1与y2的时间历程;(c) z1与z2的时间历程;(d) ω1与ω2的时间历程
Fig.1 Time response of System (8) and (9) with scaling function Γ1 (a) time response of x1 and x2; (b) time response of y1 and y2; (c) time response of z1 and z2; (d) time response of ω1 and ω2
图2 系统(8)和系统(9)在比例因子Γ1下同步的相图(a) x-y-z空间的相图;(b) y-z-ω空间的相图
Fig.2 Phase portraits of System (8) and (9) with scaling function Γ1 (a) phase portraits in x-y-z space; (b) phase portraits in y-z-ω space
图3 系统(8)和系统(9)关于比例因子Γ1下的同步结果(a) x1与x2的同步结果; (b) y1与y2的同步结果;(c) z1与z2的同步结果;(d) ω1与ω2的同步结果
Fig.3 Synchronization results of System (8) and (9) with scaling function Γ1 (a) synchronization results of x1 and x2; (b) synchronization results of y1 and y2; (c) synchronization results of z1 and z2; (d) synchronization results of ω1 and ω2
图5 系统(8)和系统(9)在比例因子Γ1下的同步误差曲线(a) ki=1;(b) ki=10
Fig.5 Synchronization errors of System (8) and (9) with scaling function Γ1 at different ki (a) ki=1; (b) ki=10
图6 系统(8)和系统(9)的同步误差曲线(a) 非线性反馈控制法;(b) 自适应反馈控制法
Fig.6 Synchronization errors of System (8) and (9) (a) nonlinear feedback method, (b) adaptive feedback method
图7 系统(8)和系统(9)在比例因子Γ2下同步的时间历程(a) x1与x2的时间历程;(b) y1与y2的时间历程;(c) z1与z2的时间历程;(d) ω1与ω2的时间历程
Fig.7 Time response of System (8) and (9) with scaling function Γ2 (a) time response of x1 and x2; (b) time response of y1 and y2; (c) time response of z1 and z2; (d) time response of ω1 and ω2
图8 系统(8)和系统(9)在比例因子Γ2下同步的相图(a) x-y-z空间的相图;(b) y-z-ω空间的相图
Fig.8 Phase portraits of System (8) and (9) with scaling function Γ2 (a) phase portrait in x-y-z space; (b) phase portrait in y-z-ω space
图9 系统(8)和系统(9)在比例因子Γ2下的同步结果(a) x1与x2的同步结果;(b) y1与y2的同步结果;(c) z1与z2的同步结果; (d) ω1与ω2的同步结果
Fig.9 Synchronization results of System (8) and (9) with scaling function Γ2 (a) synchronization results of and x2; (b) synchronization results of y1 and y2; (c) synchronization results of z1 and z2; (d) synchronization results of ω1 and ω2
1 |
DOI |
2 |
|
3 |
DOI |
4 |
DOI |
5 |
DOI |
6 |
|
7 |
|
8 |
|
9 |
DOI |
10 |
DOI |
11 |
DOI |
12 |
DOI |
13 |
|
14 |
DOI |
15 |
DOI |
16 |
DOI |
17 |
|
18 |
DOI |
19 |
DOI |
20 |
李震波, 赵小山, 王靖. 基于改进的主动控制法实现混沌系统广义投影同步[J]. 物理学报, 2011, 60 (5): 113- 120.
|
21 |
|
22 |
DOI |
23 |
|
24 |
DOI |
25 |
DOI |
26 |
方洁, 娄新杰, 方娜, 等. 多混沌系统自适应组合函数投影同步[J]. 东北师大学报(自然科学版), 2020, 52 (1): 98- 103.
|
27 |
李爽, 徐伟, 李瑞红, 等. 异结构系统混沌同步的新方法[J]. 物理学报, 2006, (11): 5681- 5687.
|
28 |
DOI |
29 |
段青, 李凤祥, 田兆垒. 一种改进的小波阈值信号去噪方法[J]. 计算机仿真, 2009, 26 (4): 348- 351.
|
30 |
吴叶丽, 行鸿彦, 李瑾, 等. 改进阈值函数的小波去噪算法[J]. 电子测量与仪器学报, 2022, 36 (4): 9- 16.
|
31 |
付宏睿, 董永刚, 张建刚. 基于新四维混沌系统的复杂网络的混沌保密通信及噪声研究[J]. 东北师大学报(自然科学版), 2018, 50 (4): 73- 77.
|
32 |
王晓燕, 瞿少成, 田文汇, 等. 异结构混沌系统同步及其在保密通信中的应用[J]. 计算机应用研究, 2009, 26 (5): 1874- 1876.
|
33 |
于娜, 丁群, 陈红. 异结构系统混沌同步及其在保密通信中的应用[J]. 通信学报, 2007, (10): 73- 78.
|
[1] | 贾雅琼, 俞斌. 基于重复混沌扩频序列的差分混沌键控系统[J]. 计算物理, 2022, 39(4): 491-497. |
[2] | 钱慧, 于洪洁. SC混沌比例投影同步方法在保密通信中的应用[J]. 计算物理, 2016, 33(1): 117-126. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||
版权所有 © 《计算物理》编辑部
地址:北京市海淀区丰豪东路2号 邮编:100094 E-mail:jswl@iapcm.ac.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发