溉沌是在确定论系统中出现的一种貌似不规则的、内在的随机性运动。自从1963年Lorenz第一次发现混沌吸引子,近半个世纪以来,混沌动力学得到了迅猛的发展,取得了喜人的成果,并在优化、加密等众多领域中得到应用。混沌动力学应用在密码系统中具有许多的优势。例如：混沌轨道的扩散性和类随机性满足了密码学的基本原则；混沌对初始值的敏感性提高了密钥的敏感性,即提高了加密的安全性；混沌又是一个确定性的系统,保证了加密、解密的可靠性等等。超混沌系统的特征是具有两个或更多的正的Lyapunov指数。正的Lyapunov指数个数愈多,系统的混乱程度愈高。它的运动轨道可在多个方向上分离,从而表现出更复杂的动力学行为。因此,超混沌系统比混沌系统拥有更加广泛的应用前景。本文通过引入一个状态反馈控制器到一个三维连续自治混沌系统中,获得了一个超混沌吸引子,系统拥有两个较大的正的Lyapunov指数,说明它的混乱程度很高,动力学行为也更加复杂。从相图上可以观察到该新的超混沌吸引子具有四翼结构。接着从Lyapunov指数谱图、Poincare映射截面图、功率谱图等各个角度验证了该新系统的超混沌特性。利用中心流形定理,对新的超混沌系统进行了分岔分析,计算了新的四翼超混沌系统的中心流形,分析了该系统能够进行局部分岔的参数条件。理论分析表明,该新的四翼超混沌系统具有丰富的动力学特性,在参数变化时可经历单周期、多周期、拟周期、混沌、超混沌各个动力学状态。同时它的结构简单、易于电路实现。本文在Multisim10.0上,利用乘法器,运算放大器等模拟电路元器件设计了实现该超混沌系统的模拟电路,进行了电路仿真。另外,还制作了该新的四翼超混沌系统的PCB印刷电路板。通过调试在模拟示波器上观察到该超混沌系统的吸引子相轨迹。电路实现的结果与电路仿真及数值仿真的结果一致,进一步从物理层面上验证了该系统四翼超混沌吸引子的存在。在上述工作的基础上,本文研究了一种基于该新的四翼超混沌系统的数字图像加密算法。通过超混沌系统产生的伪随机序列流与各像素点运算达到扩散像素值的目的。设计了实现该算法的仿真程序。通过对一张数字图像的加密与解密过程的数值仿真,分析了密钥的敏感性,算法的安全性与可靠性等问题,获得了良好的加密效果。