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混沌伪随机序列的谱熵复杂性分析

孙克辉 贺少波 何毅 尹林子

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混沌伪随机序列的谱熵复杂性分析

孙克辉, 贺少波, 何毅, 尹林子

Complexity analysis of chaotic pseudo-random sequences based on spectral entropy algorithm

Sun Ke-Hui, He Shao-Bo, He Yi, Yin Lin-Zi
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  • 为了准确分析混沌伪随机序列的结构复杂性, 采用谱熵算法对Logistic映射、Gaussian映射和TD-ERCS系统产生的混沌伪随机序列复杂度进行了分析.谱熵算法具有参数少、 对序列长度 N (惟一参数)和伪随机进制数 K鲁棒性好的特点.采用窗口滑动法分析了混沌伪随机序列的复杂度演变特性, 计算了离散混沌系统不同初值和不同系统参数条件下的复杂度.研究表明, 谱熵算法能有效地分析混沌伪随机序列的结构复杂度;在这三个混沌系统中, TD-ERCS系统为广域高复杂度混沌系统, 复杂度性能最好;不同窗口和不同初值条件下的混沌系统复杂度在较小范围内波动.为混沌序列在信息安全中的应用提供了理论和实验依据.
    To analyze the complexity of chaotic pseudo-random sequences accurately, spectral entropy (SE) algorithm is used to analyze chaotic pseudo-random sequences generated by Logistic map, Gaussian map or TD-ERCS system. The SE algorithm has few parameters, and has high robustness with the sequence length N (the only parameter) and the pseudo-random binary number K. Using sliding window method, the evolution features are analyzed, and complexity of discrete chaotic systems with different initial conditions and system parameters are calculated. The results show that SE algorithm is effective for analyzing the complexity of the chaotic pseudo-random sequences, and TD-ERCS is a high complexity system with wide parameter range, and has the best complex performance among the three chaotic systems. The complexity of the same chaotic system with different initial values fluctuates within a small range. It provides a theoretical and experimental basis for the applications of chaotic sequences in the field of information security.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 61161006, 61073187)资助的课题.
    • Funds: Project supported by National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 61161006, 61073187).
    [1]

    Zhou Q, Hu Y, Liao X F 2009 Acta Phys. Sin. 58 4477 (in Chinese) [周庆, 胡月, 廖晓峰 2009 物理学报 58 4477]

    [2]

    Li J B, Zeng Y C, Chen S B, Chen J S 2011 Acta Phys. Sin. 60 060508 (in Chinese) [李家标, 曾以成, 陈仕必, 陈家胜 2011 物理学报 60 060508]

    [3]

    Li Z, Cai J P, Chang Y L 2009 IEEE Trans. Commun. 57 812

    [4]

    Li Z, Cai J P, Lu X F, Si J B 2009 Communications, 2009. ICC 09. IEEE International Conference on (6) p1-5

    [5]

    Kolmogorov A N 1965 Prob. Inform. Trans. 35 1546

    [6]

    Shannon C E 1948 Bell System Technical Journal 27 397

    [7]

    Liu N S 2011 Commun. Nonlinear Sci. Numer. Simulat. 16 761

    [8]

    Lempel A, Ziv J 1976 IEEE Trans. IT-22 75

    [9]

    Sun K H, Tan G Q, Sheng L Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 3359 (in Chinese) [孙克辉, 谈国强, 盛利元 2008 物理学报 57 3359]

    [10]

    Chen X J, Li Z, Bai B M 2011 J. Electron. Inform. Technol. 33 1198 (in Chinese) [陈小军, 李赞, 白宝明 2011 电子与信息学报 33 1198]

    [11]

    Pincus S M 1995 Chaos 5 110

    [12]

    Chen W T, Wang Z, Xie H, Yu W X 2007 IEEE Trans. Neural Sys. Rehabilit. Eng. 15 266

    [13]

    Sun K H, He S B, Sheng L Y 2011 Acta Phys. Sin. 60 020505 (in Chinese) [孙克辉, 贺少波, 盛利元 2011物理学报 60 020505]

    [14]

    Luo S J, Qiu S S, Chen X 2010 J. South China Univ. Technol. 38 18 (in Chinese) [罗松江, 丘水生, 陈旭 2010华南理工大学学报 38 18]

    [15]

    Xiao F H, Yan G R, Han Y H 2004 Acta Phys. Sin. 53 2877 (in Chinese) [肖方红, 阎桂荣, 韩宇航 2004物理学报 53 2877]

    [16]

    Larrondo H A, González C M, Martin M T 2005 Physica A 356 133

    [17]

    Rajeev K A, Subba R J, Ramakrishna R 2002 Chaos, Solitons and Fractals 14 633

    [18]

    Abdulnasir Y, Mehmet A, Mustafa P 2009 Exp. Syst. Appl. 36 7390

    [19]

    Phillip P A, Chiu F L, Nick S J 2009 Phys. Rev. E 79 011915

    [20]

    Malihe S, Serajeddin K, Reza B 2009 Artif. Intell. Med. 47 263

    [21]

    Vinod P 2006 Electron. J. Theor. Phys. 3 29

    [22]

    Sheng L Y, Wen J, Cao L L, Xiao Y Y 2007 Acta Phys. Sin. 56 78 (in Chinese) [盛利元, 闻姜, 曹莉凌, 肖燕予 2007 物理学报 56 78]

  • [1]

    Zhou Q, Hu Y, Liao X F 2009 Acta Phys. Sin. 58 4477 (in Chinese) [周庆, 胡月, 廖晓峰 2009 物理学报 58 4477]

    [2]

    Li J B, Zeng Y C, Chen S B, Chen J S 2011 Acta Phys. Sin. 60 060508 (in Chinese) [李家标, 曾以成, 陈仕必, 陈家胜 2011 物理学报 60 060508]

    [3]

    Li Z, Cai J P, Chang Y L 2009 IEEE Trans. Commun. 57 812

    [4]

    Li Z, Cai J P, Lu X F, Si J B 2009 Communications, 2009. ICC 09. IEEE International Conference on (6) p1-5

    [5]

    Kolmogorov A N 1965 Prob. Inform. Trans. 35 1546

    [6]

    Shannon C E 1948 Bell System Technical Journal 27 397

    [7]

    Liu N S 2011 Commun. Nonlinear Sci. Numer. Simulat. 16 761

    [8]

    Lempel A, Ziv J 1976 IEEE Trans. IT-22 75

    [9]

    Sun K H, Tan G Q, Sheng L Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 3359 (in Chinese) [孙克辉, 谈国强, 盛利元 2008 物理学报 57 3359]

    [10]

    Chen X J, Li Z, Bai B M 2011 J. Electron. Inform. Technol. 33 1198 (in Chinese) [陈小军, 李赞, 白宝明 2011 电子与信息学报 33 1198]

    [11]

    Pincus S M 1995 Chaos 5 110

    [12]

    Chen W T, Wang Z, Xie H, Yu W X 2007 IEEE Trans. Neural Sys. Rehabilit. Eng. 15 266

    [13]

    Sun K H, He S B, Sheng L Y 2011 Acta Phys. Sin. 60 020505 (in Chinese) [孙克辉, 贺少波, 盛利元 2011物理学报 60 020505]

    [14]

    Luo S J, Qiu S S, Chen X 2010 J. South China Univ. Technol. 38 18 (in Chinese) [罗松江, 丘水生, 陈旭 2010华南理工大学学报 38 18]

    [15]

    Xiao F H, Yan G R, Han Y H 2004 Acta Phys. Sin. 53 2877 (in Chinese) [肖方红, 阎桂荣, 韩宇航 2004物理学报 53 2877]

    [16]

    Larrondo H A, González C M, Martin M T 2005 Physica A 356 133

    [17]

    Rajeev K A, Subba R J, Ramakrishna R 2002 Chaos, Solitons and Fractals 14 633

    [18]

    Abdulnasir Y, Mehmet A, Mustafa P 2009 Exp. Syst. Appl. 36 7390

    [19]

    Phillip P A, Chiu F L, Nick S J 2009 Phys. Rev. E 79 011915

    [20]

    Malihe S, Serajeddin K, Reza B 2009 Artif. Intell. Med. 47 263

    [21]

    Vinod P 2006 Electron. J. Theor. Phys. 3 29

    [22]

    Sheng L Y, Wen J, Cao L L, Xiao Y Y 2007 Acta Phys. Sin. 56 78 (in Chinese) [盛利元, 闻姜, 曹莉凌, 肖燕予 2007 物理学报 56 78]

  • [1] 童莹, 沈越泓, 魏以民. 基于旋转主方向梯度直方图特征的判别稀疏图映射算法. 物理学报, 2019, 68(19): 194202. doi: 10.7498/aps.68.20190224
    [2] 杨孝敬, 杨阳, 李淮周, 钟宁. 基于模糊近似熵的抑郁症患者静息态功能磁共振成像信号复杂度分析. 物理学报, 2016, 65(21): 218701. doi: 10.7498/aps.65.218701
    [3] 党小宇, 李洪涛, 袁泽世, 胡文. 基于数模混合的混沌映射实现. 物理学报, 2015, 64(16): 160501. doi: 10.7498/aps.64.160501
    [4] 林旺生, 梁国龙, 王燕, 付进, 张光普. 运动目标辐射声场干涉结构映射域特征研究. 物理学报, 2014, 63(3): 034306. doi: 10.7498/aps.63.034306
    [5] 邓轩兵, 邓冬梅, 陈迟到, 刘承宜. Airy-Gaussian光束的解析矢量结构. 物理学报, 2013, 62(17): 174201. doi: 10.7498/aps.62.174201
    [6] 李清都, 唐宋. 三维超混沌映射拓扑马蹄寻找算法及应用. 物理学报, 2013, 62(2): 020510. doi: 10.7498/aps.62.020510
    [7] 邓海涛, 邓家先, 邓小梅. 基于EZW的图像压缩和树形加密同步算法. 物理学报, 2013, 62(11): 110701. doi: 10.7498/aps.62.110701
    [8] 姜海波, 李涛, 曾小亮, 张丽萍. 周期脉冲作用下Logistic映射的复杂动力学行为及其分岔分析. 物理学报, 2013, 62(12): 120508. doi: 10.7498/aps.62.120508
    [9] 潘欣裕, 赵鹤鸣. Logistic混沌系统的熵特性研究. 物理学报, 2012, 61(20): 200504. doi: 10.7498/aps.61.200504
    [10] 孙克辉, 贺少波, 尹林子, 阿地力·多力坤. 模糊熵算法在混沌序列复杂度分析中的应用. 物理学报, 2012, 61(13): 130507. doi: 10.7498/aps.61.130507
    [11] 孙克辉, 贺少波, 盛利元. 基于强度统计算法的混沌序列复杂度分析. 物理学报, 2011, 60(2): 020505. doi: 10.7498/aps.60.020505
    [12] 陈小军, 李赞, 白宝明, 蔡觉平. 一种确定混沌伪随机序列复杂度的模糊关系熵测度. 物理学报, 2011, 60(6): 064215. doi: 10.7498/aps.60.064215
    [13] 赵亮, 廖晓峰, 向涛, 肖迪. 基于Z矩阵映射和选择加密的彩色图像退化算法研究. 物理学报, 2010, 59(3): 1507-1523. doi: 10.7498/aps.59.1507
    [14] 杨汝, 张波, 赵寿柏, 劳裕锦. 基于符号时间序列方法的开关变换器离散映射算法复杂度分析. 物理学报, 2010, 59(6): 3756-3762. doi: 10.7498/aps.59.3756
    [15] 莫嘉琪, 林万涛. 一类Lorenz系统的同伦映射解法. 物理学报, 2008, 57(11): 6694-6698. doi: 10.7498/aps.57.6694
    [16] 何 亮, 杜 磊, 庄奕琪, 李伟华, 陈建平. 金属互连电迁移噪声的多尺度熵复杂度分析. 物理学报, 2008, 57(10): 6545-6550. doi: 10.7498/aps.57.6545
    [17] 王兴元, 王明军. 二维Logistic映射的混沌控制. 物理学报, 2008, 57(2): 731-736. doi: 10.7498/aps.57.731
    [18] 马松华, 方建平, 任清褒. (2+1)维非对称 Nizhnik-Novikov-Veselov系统的新映射解及其局域结构. 物理学报, 2007, 56(12): 6784-6790. doi: 10.7498/aps.56.6784
    [19] 侯 威, 封国林, 董文杰. 基于复杂度分析logistic映射和Lorenz模型的研究. 物理学报, 2005, 54(8): 3940-3946. doi: 10.7498/aps.54.3940
    [20] 尹逊和, 任勇, 山秀明. 广义Hénon映射的滑模变结构控制同步. 物理学报, 2002, 51(9): 1949-1953. doi: 10.7498/aps.51.1949
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-02-27
  • 修回日期:  2012-07-17
  • 刊出日期:  2013-01-05

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