于娜[1]2007年在《混沌同步技术在保密通信中的研究与应用》文中提出混沌作为非线性动力学系统所特有的一种运动形式,是一个确定性的、类似随机的过程,而混沌信号具有遍历性、非周期、连续宽带频谱、类似噪声以及对初始条件敏感的特性,特别适用于保密通信和信息加密等领域。近年来,混沌同步技术在保密通信中的研究得到了广泛的关注。本论文主要研究不同混沌系统的同步问题及其在保密通信中的应用,不同混沌系统同步的实现,增加了可用的混沌系统的范围,加大了破译难度,对混沌同步技术的发展及应用研究具有一定的现实意义。本文首先对混沌的概念及其特性(初值敏感性、Lyapunov指数、功率谱等)进行了研究与仿真;然后对现有主要的混沌同步方法:包括驱动-响应同步法、主动-被动同步法、耦合同步法、反馈同步法、自适应同步法分别作了理论研究和仿真分析;同时,在上述基础上,研究了一种非线性配项反馈同步法,对这种同步方法的实现进行了理论推导,并利用此方法实现了不同混沌系统的同步。本论文还研究了混沌保密通信的实现方案,在系统同步的基础上,对其中的混沌遮掩和混沌参数调制保密通信方案进行了系统仿真;在混沌遮掩保密通信中,设计了对有用信号进行函数变换的方法,利用此方法加大了破译难度,增大了密钥空间,还可以有效地进行解密,仿真结果表明该方法有效可行。为了加速保密通信的实用化进程,本文利用FPGA对基于驱动-响应同步法的混沌遮掩保密通信系统进行设计、下载、测试,完成了基于混沌同步技术的保密通信系统模型的建立,并通过实践验证该模型设计方案和实现方法是正确的。
倪姬娜[2]2007年在《混沌同步及在保密通信中的应用》文中研究表明混沌现象是非动力性动力系统中一种确定的、类似于随机的过程,它广泛的存在于客观世界中。随着对混沌现象研究的深入,混沌控制成为这一领域的前沿课题。由于混沌系统对初始条件的敏感性,因而能产生大量的非周期、连续宽带频谱、似噪声且确定可再生的混沌信号,特别适合于保密通信领域。本文对混沌系统的同步控制及其在保密通信中的应用进行了研究,具体内容如下:首先,本文系统地介绍了混沌的基本概念、基本特征和主要模型,并讨论了把混沌系统应用于保密通信的理论依据和方法,为下面混沌同步问题能够深入的展开和研究奠定了基础。其次,本文对混沌系统的同步方法进行了探讨,主要结果有:(1)利用变结构控制方法,提出了一种混沌同步方案,该方案考虑了系统实现时存在的不确定性,在噪声干扰等基础上实现混沌系统的同步。(2)考虑到混沌同步在保密通信中的应用,给出了一种同构混沌系统的同步方法,对于一个由未知动态系统产生的任意信号,能采用两个同构混沌系统来进行有效的同步。针对存在传输时滞和信道干扰的情形,采用非线性系统观测器,给出了混沌同步和安全通信的简单有效的方法,并且分析了系统的稳定性。仿真结果表明,该方法具有同步速度快,精度高等优良性能。最后,在上面的基础上,提出了一种基于观测器理论的混沌保密通信系统方案,该模型以混沌系统为发送器,以基于观测器的混沌同步系统为接收器,分别在理想和存在未知参数及扰动的非理想情况下,在接收端恢复出信息信号。数值仿真表明,信号在发送过程中得到很好掩盖的同时,在满足一定条件下,可以较好的恢复原信号,从而证明了该安全通信方案的可行性。论文研究和讨论了混沌系统的同步及其在保密通信中的应用问题,对未来进行混沌系统的深入研究具有一定的借鉴作用。
赵辽英[3]2004年在《混沌同步控制及在保密通信中的应用研究》文中进行了进一步梳理随着计算机和各种通信网络的日益普及,保密通信已成为计算机通信、网络、应用数学、微电子学等有关学科的研究热点。混沌运动是一种确定性的非线性运动,它的运动轨迹非常复杂但又不完全随机。在许多情况下都可以观察到混沌运动的存在。混沌信号具有遍历性、非周期、连续宽带频谱、似噪声的特性,特别适合于保密通信和图像加密领域。因此,混沌通信是一个在21世纪大有发展前景的高新科技领域。 本论文研究的内容主要侧重于连续混沌动力学系统的同步控制及混沌同步保密通信的研究。针对连续混沌系统,采用状态观测器理论、求解线性矩阵不等式、扩张状态观测器结合非线性反馈控制、非线性反馈控制结合状态观测器等方法实现两个混沌系统的同步控制,用混沌调制和混沌掩盖等方法构造相应的混沌同步保密通信系统。本论文所作的工作包括以下几部分内容。 1.基于状态观测器的超混沌同步保密通信。介绍了一种新的信号加密和解密方法,用该方法,可以根据需要灵活的选取加密函数,而且可用混沌系统的多个状态变量来加密和解密,提高了保密性。分析了两种基于状态观测器的超混沌同步保密通信系统的原理。第一种,利用极点配置方法构造全维状态观测器作为同步接收系统,用混沌调制结合混沌掩盖实现保密通信。利用该方法,只需传输一个标量信号。第二种,构造降维状态观测器实现两个超混沌系统的高精度同步,用双通道实现混沌同步保密通信:一个通道传送混沌系统的输出信号实现高精度同步,另一个通道传送用混沌信号加密的信息信号。研究结果表明,文中的加密和解密方法在灵活性和保密性方面具有显着的优点。利用两种保密通信策略,信息信号能得到满意的传输,并且,双通道保密通信对噪声具有很强的鲁棒性。 2.基于Riccati不等式的混沌同步保密通信的研究。针对具有Lipschitz非线性函数的混沌系统,提出了一种基于Riccati不等式的混沌同步方法,并推广到一般的混沌系统。利用李雅普若夫稳定性理论,证明了混沌同步的问题可以转化为Riccati不等式的求解。利用最速下降法及自适应理论推导出了混沌系统中未知参数的估计公式。在此基础上,提出了一种基于参数估计的自适应混沌同步方法,针对混沌系统参数未知的情况,自适应估计系统参数,求Riccati不等式得到目标矩阵,使两个混沌系统同步。结合严格正实函数的概念,分析了实现混沌同步保密通信的条件,解决了一般的基于参数估计的自适应同步方法难以用于保密通信的问题。此外,利用误差方程的雅可比矩阵,求解使系统收敛的取值条件。
杨继为[4]2004年在《混沌同步及在保密通信中的应用》文中进行了进一步梳理随着混沌同步技术研究的发展，硬件水平的提高，混沌同步技术逐步走向实用化，混沌保密通信是其实用化研究的热点，如何构造高效、实用、安全的混沌保密通信是关键。本文首先对混沌及混沌同步系统的主要概念进行阐述，对主要的混沌同步技术进行分析。接着讨论混沌同步保密通信实用化存在的关键问题，对几种混沌同步保密通信方案的同步特性作了研究比较，指出主动—被动同步方案保密通信最适合用来建立混沌同步保密通信系统。通过对叁种典型的针对混沌同步保密通信的破译方法的研究，以及对几种混沌同步保密通信方案安全性分析，给出了增加混沌同步保密通信系统安全性的有效途径。最后以主动—被动同步方法为基础，提出了一种变参数混沌同步保密通信方案，对该方案的抗攻击性、同步特性等各方面特性作了详细的分析，分析结果表明该方案具有一定的抗攻击性与实用性。
张婷婷[5]2016年在《时滞混沌系统同步控制问题研究》文中提出叁维混沌系统只能产生一个正的Lyapunov指数,虽然结构简单但其保密性能很弱。本文研究一类新的时滞系统,由于其解体现在无限维空间中,所以其动力学行为在结构维数均没有改变的基础上较原系统变得更加繁杂多样。由此可以满足系统结构相对简单的基础上增加了信号传输的保密性,其在保密安全领域中具有非常大的发展空间。本文以时滞混沌系统为主要研究对象,就时滞混沌系统的构造、同步、在保密通信中的应用开展了多方面的探讨,主要工作及创新之处如下:(1)时滞混沌系统的构建及混沌性判断构建时滞系统主要采用叁种方法,其一为在原混沌系统中加入时滞控制项,其二为在原混沌系统中加入时滞线性扰动项,其叁为将非时滞项变换为时滞项。针对这叁种方法分别构建出叁个新的时滞系统,通过新系统的相图,功率谱图,时间历程图,初值敏感图从直观的角度来辨别该系统此刻是否处于混沌状态。接着对新系统的平衡点进行稳定性分析,从定量的角度验证其系统处于已经混沌状态。(2)新时滞混沌系统的自时滞同步基于Lyapunov泛函基本理论,构建合适的控制器实现混沌系统的自时滞同步。基于Lyapunov-krasovskii泛函将已设计出的控制器从理论角度进行证明,通过Matlab软件得到仿真结果,最终证明了该同步方案的可行性。(3)异维异结构时滞混沌系统的同步以叁维时滞混沌系统同步方法作为研究的基础,运用异结构同步原理,以新时滞混沌系统作为驱动系统,Rossler超混沌系统作为响应系统,通过同步控制器的设计实现两个异维异结构系统的同步。通过Matlab软件得到仿真结果,最终证实该同步控制器的设计是有效的,可实现设想的结果。(4)新时滞混沌系统指数同步及保密通信中应用Lyapunov稳定理论以及线性矩阵不等式的相关理论推导得到控制器的约束条件,提出了相应控制器的设计方案,探讨了新时滞混沌系统指数同步问题。通过对几种主要的混沌保密通信技术的理论分析,基于混沌掩盖技术设计出了响应的保密通信方案,数值模拟验证了本方案的有效性。
朱浩[6]2007年在《基于分数阶蔡氏电路系统的混沌与同步研究》文中研究说明分数阶混沌动力学系统比整数阶系统具有更为复杂、丰富的动力学特性,以及具有随机性和不可预测性增加的优点。故而近年来基于分数阶微分和积分的分数阶系统已在动力学系统中得以较为广泛的研究,其中涉及分数阶电路、分数阶数字信号处理、分数阶动力学控制系统以及分数阶混沌和超混沌、分数阶混沌控制与混沌同步、保密通信等多个领域,取得了不少的理论和实际结果。本文以着名的蔡氏电路系统为基础,分析了分数阶混沌动力学系统的特性,并就最为重要的几个问题进行了深入的研究。具体的说,本文涉及的主要内容:①分数阶动力学系统混沌现象的研究首先将整数阶蔡氏电路系统转化为分数阶蔡氏电路系统,然后应用分数阶的时域求解法、结合迭代的思想,构造出了分数阶系统的新解法。借助于Matlab软件平台,以分数阶蔡氏电路系统为模型进行了仿真,得到了在某个状态下会出现混沌现象的参数值,并给出了分数阶蔡氏电路系统的混沌吸引子的相图。②分数阶混沌动力学系统的混沌同步研究混沌同步研究是混沌应用研究的重要课题之一,具有很好的理论价值和实用意义。整数阶混沌动力学系统有比较深入的研究,人们发明了许多性能良好的混沌同步模式,然而这些模式不能完全照搬到分数阶动力学系统中。本文深入研究了C.P.Li提出的分数阶混沌同步模式,分析了他所存在的理论不完善的地方,并且给出了相应的分岔图和同步误差图。最后深入探讨了单向混沌同步模式的耦合矩阵(k_1, k_2, k_3),从收敛速度、误差等多个方面比较了耦合矩阵为(k, 0, 0)、(k, k, 0)、(k, k, k)的叁种情况,得出耦合矩阵为(k, k, k)时性能最好。这种分析方法可以扩展到其它的分数阶混沌同步模式分析中去。③分数阶混沌动力学系统在保密通信中的应用保密通信是混沌研究中的最为常见的应用之一。混沌同步是混沌通信的基础和前提,是通信成败的关键。因此,选取了前面混沌同步分析中性能最好的进行保密通信的研究。使信息能完整接收,保障了信息的保密性和完整性。为了验证该方法的正确性,进行了计算机仿真,仿真结果和理论分析是一致的。
刘亚奇[7]2011年在《一类混沌保密通信系统的同步控制方法研究》文中研究表明混沌是一种特殊复杂的非线性系统,普遍存在于自然界中。它已在生物学、物理学、化学、工程学和信息学等领域得到了广泛的应用。由于混沌系统具有内在的随机性和对初值的极端敏感性等特点,使其被广泛的应用于保密通信、信号处理、图像处理等方面。混沌同步作为保密通信的关键技术,自20世纪90年代以来得到了迅猛的发展,并取得了很多可喜的成果。本文基于状态反馈的思想,设计混沌系统的同步控制器,并在进行保密通信仿真研究的基础上,提出了应用到卫星通信的可实行性。论文的主要研究内容如下：首先,针对统一混沌系统,根据反馈控制思想和Lyapunov稳定性定理,构造状态反馈控制器使得两个异结构的混沌系统实现同步,并且在考虑系统信号传输时延的情况下实现了相同结构混沌系统的滞后同步,所设计的控制器结构简单,控制效果良好。接下来,基于混沌掩盖技术,采用同步的异结构混沌系统构造保密通信系统。数值仿真表明,在接收端有用信号均能有效地恢复出来。其次,针对含有不同状态时延的混沌系统的同步问题进行了研究。当驱动系统和响应系统存在状态时延的情况下设计了状态反馈控制器,实现了时延混沌系统的同步。在考虑系统不确定和干扰的影响下,基于LMI的方法给出了稳定性判定定理,得到了鲁棒控制器的具体控制参数,并将该同步方法应用到混沌保密通信系统中。进一步,针对含有信号传输时延的混沌系统,在考虑不确定和系统扰动存在的情况下,基于LMI的方法设计了同步控制器,给出了稳定性判定定理,得到了鲁棒控制器的具体形式,实现了混沌系统的同步。基于同步平台构建了保密通信系统,采用混沌掩盖的方法实现了信息的保密传输。最后,对本文所做的工作进行了总结,并指出有待进一步研究的方向。
孙光辉[8]2010年在《分数阶混沌系统的控制及同步研究》文中认为混沌作为非线性动力学系统的一种特有运动形式,在物理、化学、生物和信息科学等领域得到了广泛的研究,尤其是其表现出的内随机、宽频谱以及对初值敏感等特性,非常适合用于对信息的加密。分数阶混沌系统作为整数阶混沌系统的自然推广,不仅广泛存在于电磁场等诸多物理领域,而且由于其动力学特性和系统阶次紧密相关、具有一定的历史记忆效果等特性,动力学特性相对于整数阶系统来说更为复杂,在混沌保密通信领域具有广阔的应用前景。近年来随着计算机技术的迅速发展,分数阶混沌系统在各领域得到了广泛关注。本文主要针对一类分数阶混沌系统的控制和同步问题进行了研究,并考虑了在保密通信等领域中的应用。首先,针对分数阶系统的一些特殊问题进行了分析,尤其是其数值计算方法。基于分数阶积分算子的频域响应,文中分析了分数阶微分方程时频转换近似计算方法的局限性,并通过对分数阶Chen系统的仿真验证了该结论的正确性。同时考虑到分数阶混沌系统还是一个比较新的研究领域,文中在开始部分综述了混沌的一些基本概念、混沌控制和同步的一些常用方法,以及分数阶微积分的定义、性质、稳定性和数值计算方法。在综述过程中,尽量将分数阶混沌系统的方法和整数阶混沌系统形成对比,为后续章节提供必要的研究背景。其次,作为混沌保密通信的基础,针对多涡卷混沌吸引子的产生,提出了两种分数阶多涡卷混沌吸引子的产生方案。一种是采用光滑的正弦函数代替传统Chua电路中的分段线性函数而实现的;另一种是基于切换系统的多涡卷混沌吸引子产生方案。此外,基于分数阶系统的稳定性和Lyapunov指数集,文中还详细分析了能够产生多涡卷混沌吸引子的最低分数阶系统阶次问题。理论分析和仿真结果均验证了两种方法在产生分数阶多涡卷混沌吸引子方面的有效性。再次,关于分数阶混沌系统的控制,文中提出了两种分数阶混沌系统的控制方案。第一种方案作为PIλDμ控制的改进型,具有两个可调参数,且结构简单,设计方便。然而当应用该方法控制分数阶多涡卷混沌系统时存在着一定的局限性,不能控制多涡卷系统至任意期望的平衡点。为了克服该缺点,文中提出了另一种扩维控制的方法。通过从原系统变量中引入一个或多个新变量,再与原系统形成一个新的扩维系统。在扩维系统形成过程中保证不改变原有系统的平衡点及其邻域内的动态特性,这样就可以通过控制扩维后的系统至特定平衡态,从而实现控制原系统至其自身平衡点的目的。最后通过对分数阶Lü系统和分数阶多涡卷混沌系统的仿真验证了两种控制方法的有效性。然后,对于含有未知参数的分数阶混沌系统同步问题,提出了两种同步方法,一种是自适应同步方案,另一种是基于分数阶扩展Kalman滤波的同步方案。作为保密通信的理论基础,文中对于上述两种方法的研究重点则是关于未知参数的辨识问题,并研究了整数阶混沌同步方法在分数阶系统方面的推广,从而为混沌参数调制保密通信方案的应用奠定基础。第一种方法可以应用于整数阶混沌系统以及任意阶次小于1的分数阶混沌系统,依据所提出的参数更新率和控制律,该方法能够实现不同分数阶混沌系统的异结构同步。基于分数阶扩展Kalman滤波的同步方案可以看做是一种特殊的观测器设计问题,该同步化方法的优势是能够在噪声干扰下无偏地估计出响应系统的状态和未知参数。关于未知参数的辨识,研究表明采用上述的两种同步化方法,当未知参数系数矩阵的列向量在同步流形上线性无关时,不仅能够实现混沌系统的同步,而且能够成功地辨识出未知参数。最后通过对典型分数阶混沌系统的数值仿真验证了所提出方法的有效性。最后,针对分数阶混沌系统的应用,本文提出了一种参数调制混沌保密通信方案。基于前面章节提出的分数阶扩展Kalman滤波器,该方案能够克服传统混沌掩盖保密性不高的缺点。在含有通道噪声和过程噪声时,采用文中提出的基于分数阶Kalman滤波的参数调制方案,加之在接收端的合理处理,能够有效地实现二进制数字信息的保密传输。通过对分数阶Chen系统的仿真验证了该方案的有效性。
袁小花[9]2016年在《混沌投影滞后同步及其在保密通信中的应用》文中研究说明混沌信号因其固有的伪随机性、遍历性等特性而适用于保密通信。近年来,采用混沌同步技术实现混沌保密通信成为国际上的研究热点。目前,大多数混沌保密通信研究中所采用的混沌系统都是理想环境下的低维系统,但低维混沌系统应用保密通信易被破解,且真实环境下的噪音、干扰、时延等会影响通信的效果。因此,为克服现有研究的不足,本文研究在外界干扰的情况下超混沌系统的投影滞后同步,并用于混沌保密通信。具体研究内容和研究成果如下:1.将混沌投影同步模式与混沌滞后同步模式相结合,提出了混沌投影滞后同步模式。研究了参数失配情况下的时滞混沌系统的投影滞后同步问题。研究结果表明,参数失配的情况下,在合适的控制条件下,同步误差可收敛到一个很小的区域。2.对投影滞后同步模式进行了改进,提出了改进型投影滞后同步模式。该同步模式可以通过参数的设置,在几种不同同步模式之间切换。以超混沌Lorenz复系统和Lü复系统为研究对象,研究其改进型投影滞后同步。数值仿真显示,通过不同参数的设置分别实现了两混沌系统的滞后同步,投影同步和改进型投影滞后同步,并对其进行了理论分析,改进型投影滞后同步方式具有多样化,并且混沌系统的复杂度对同步效果有影响。3.利用混沌投影滞后同步技术设计了一种混沌保密通信方案,并通过混沌信号掩盖和图像加密两个例子进行仿真,仿真结果显示,该保密通信方案具有加密效果好、保密强等特点。
刘洋[10]2008年在《混沌同步控制及其在保密通信中的应用》文中研究表明混沌是指在确定性非线性系统中出现的类随机的行为,混沌信号具有类噪声、连续宽频谱和对初始值极端敏感等特点,其特别适合于保密通信。混沌同步的实现为混沌保密通信提供了理论基础,使得混沌同步及其应用研究成为当代相关学科的研究热点。本文对混沌同步控制及其在保密通信中的应用进行了深入的研究。本论文的主要内容为:1.系统地阐述了混沌同步控制及其应用的研究现状,重点研究了驱动一响应混沌同步、广义同步、非线性反馈同步和基于状态观测器方法的混沌同步。2.针对混沌同步研究中存在的不足,分析了相同维数异同结构的混沌系统同步问题,改善了同步性能。3.对混沌掩盖、混沌参数调制、混沌键控和混沌扩频进行了理论分析与仿真。设计了基于状态观测器方法、广义同步方法的全双工混沌保密通信方案和基于驱动-响应同步的混沌参数调制方案。
参考文献：
[1]. 混沌同步技术在保密通信中的研究与应用[D]. 于娜. 黑龙江大学. 2007
[2]. 混沌同步及在保密通信中的应用[D]. 倪姬娜. 东华大学. 2007
[3]. 混沌同步控制及在保密通信中的应用研究[D]. 赵辽英. 浙江大学. 2004
[4]. 混沌同步及在保密通信中的应用[D]. 杨继为. 浙江工业大学. 2004
[5]. 时滞混沌系统同步控制问题研究[D]. 张婷婷. 东北石油大学. 2016
[6]. 基于分数阶蔡氏电路系统的混沌与同步研究[D]. 朱浩. 重庆大学. 2007
[7]. 一类混沌保密通信系统的同步控制方法研究[D]. 刘亚奇. 东北大学. 2011
[8]. 分数阶混沌系统的控制及同步研究[D]. 孙光辉. 哈尔滨工业大学. 2010
[9]. 混沌投影滞后同步及其在保密通信中的应用[D]. 袁小花. 西南大学. 2016
[10]. 混沌同步控制及其在保密通信中的应用[D]. 刘洋. 湖南师范大学. 2008