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混沌同步及其在保密通信中的应用

作　者: 郭克
导　师: 李静
学　校: 西安工业大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 混沌 混沌同步 保密通信
分类号: TN918
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


混沌是非线性动力学中存在的一种复杂运动形式,是确定性系统中出现的类随机现象。近年来,混沌现象及其应用逐渐成为非线性科学领域研究的热点,由于混沌信号具有类噪音、连续宽频谱、对初始值极为敏感等特点,使得混沌在保密通信中有着广阔的应用前景,作为混沌保密通信的核心技术之一混沌同步方法及技术自然成为混沌研究的一大热点。传统的混沌同步研究仅仅是对同步方法的多样性研究,但是并非所有的混沌同步都可以直接应用于保密通信中,由于保密通信有着自身的特点,一些混沌同步方法虽然可以理论上实现同步,但是对于保密通信应用却意义不大。论文针对混沌保密通信的应用特点,对传统的混沌同步方法进行改进,提出新的混沌保密通信方法。首先,本文系统阐述了当前国内外混沌理论及其应用的发展现状,对现在常用的混沌系统进行了比较,并重点对Lorenz系统族进行了详细的分析。介绍了几种重要的混沌同步方法,指出他们的优缺点,并针对保密通信这一特定的应用对象,提出混沌同步需满足的特殊条件。其次,为满足保密通信的应用,对传统的状态反馈混沌同步方法进行改进,分别设计了基于Lorenz系统族、Liu系统的混沌同步方案并成功应用于保密通信。针对低维混沌系统保密性不高的缺点,设计了基于超混沌系统的状态反馈同步方案。对所设计的方案,均采用Matlab软件及其仿真工具Simulink进行了仿真,仿真结果证实了设计方案的正确性和有效性。对常见混沌系统的结构进行详细的研究,发现Lorenz系统、Chen系统、Lu系统和类Lorenz系统的非线性项具有相似的形式,对其建立统一的数学模型,设计了基于该模型的通用同步方案,并成功应用于保密通信。最后,由于自适应同步技术在不确定混沌系统同步中具有明显优势,设计了基于Lorenz系统族的自适应同步方案。针对上述方案信道中传输信息过多而影响其保密性的缺点,设计了基于类Lorenz混沌系统一套自适应混沌同步方案,该方案传输信息较少,保密性较好。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-14
  1.1 混沌理论的发展简史  9-11
  1.2 混沌同步的发展概况  11-12
  1.3 选题的背景与意义  12
  1.4 本文主要工作及内容  12-14
2 混沌及混沌系统的理论基础  14-25
  2.1 混沌的基本理论  14-17
    2.1.1 混沌的定义  14-15
    2.1.2 混沌运动的基本特征  15-16
    2.1.3 奇怪吸引子  16
    2.1.4 Lyapunov指数  16-17
  2.2 常见混沌系统的模型  17-25
    2.2.1 Lorenz系统族  17-22
    2.2.2 其他具有代表性的连续混沌系统  22-23
    2.2.3 离散混沌系统  23-25
3 混沌同步理论及其在保密通信中的应用  25-32
  3.1 混沌同步概念  25
  3.2 混沌同步方法  25-28
    3.2.1 P-C同步  26-27
    3.2.2 主动-被动同步方法  27
    3.2.3 状态反馈控制同步  27-28
    3.2.4 自适应同步  28
    3.2.5 小结  28
  3.3 混沌保密通信  28-32
    3.3.1 混沌保密通信概述  28-30
    3.3.2 混沌保密通信类型  30-32
4 基于状态反馈混沌同步方法的保密通信  32-50
  4.1 引言  32
  4.2 系统描述及状态陈述  32-33
  4.3 基于Lorenz系统族状态反馈同步方法的保密通信方案  33-40
    4.3.1 同步方案  33-34
    4.3.2 保密通信系统设计一  34-37
    4.3.3 保密通信系统设计二  37-40
    4.3.4 方案总结  40
  4.4 基于Liu混沌系统的状态反馈同步方法的保密通信方案  40-44
    4.4.1 同步方案  40-41
    4.4.2 保密通信系统设计  41-44
    4.4.3 方案总结  44
  4.5 基于超混沌系统状态反馈同步方法的保密通信方案  44-49
    4.5.1 同步方案  44-46
    4.5.2 保密通信系统设计  46-49
    4.5.3 方案总结  49
  4.6 小结  49-50
5 基于特殊混沌模型混沌同步方法的保密通信  50-61
  5.1 引言  50
  5.2 系统描述及状态陈述  50-51
  5.3 混沌同步方案  51-53
  5.4 保密通信系统设计一  53-56
  5.5 保密通信系统设计二  56-59
  5.6 小结  59-61
6 基于自适应混沌同步方法的保密通信  61-77
  6.1 引言  61
  6.2 系统描述及状态陈述  61-63
  6.3 基于Lorenz系统自适应混沌同步方法的保密通信方案  63-68
  6.4 基于Lorenz系统族自适应混沌同步方法的保密通信方案  68-72
  6.5 基于类Lorenz系统自适应混沌同步方法的保密通信方案  72-76
  6.6 小结  76-77
7 结论与展望  77-79
  7.1 结论  77
  7.2 混沌保密通信前景展望  77-79
参考文献  79-84
攻读硕士学位期间发表的论文  84-85
致谢  85-87

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信保密与通信安全
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