混沌系统的同步及其在保密通信中的应用

发布时间：2017-09-14 14:16

  本文关键词：混沌系统的同步及其在保密通信中的应用

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【摘要】： 混沌运动是一种非常有趣的非线性现象,在过去的三十年当中,对于混沌的研究逐步深入,在很多物理系统中如电子、机械、热力学系统等都检测到了混沌现象的存在。 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。由于混沌信号的遍历性、非周期、连续宽带动态频谱等特性对保密通信非常有利体现出混沌理论在保密通信方面潜在的应用价值,所以混沌控制与同步已经成为混沌科学一个非常重要的研究课题。 本文以连续混沌系统为研究对象,主要内容包括动态混沌系统的同步分析,以及混沌同步在通信方面的应用,同时也阐述了几种混沌同步的方法。 首先介绍了混沌同步理论应用于保密通信的几种主要方法,如混沌掩盖、混沌调制、混沌键控以及混沌扩频等方法。本文用驱动系统状态来设计加密函数,通过通道把加密函数加密的信息传输到接收机,在接收端用相应的解密函数恢复出原信号。传输中,加密函数和解密函数的使用加大了传送信号的复杂性,提高了保密通信的保密能力。 接着重点介绍了一般的把非线性系统线性化的方法,研究了把混沌系统线性化的方法,进一步探讨了线性反馈控制和非线性反馈控制下的混沌同步及在保密通信中的应用,设计出一种非线性控制器来同步两个混沌系统的输出信号并构造了保密通信系统。 同时又研究了基于非线性观测器理论的混沌同步控制方法,通过重构系统的状态,并用重构的状态来代替系统的真实状态最终实现系统要求的状态反馈。进一步介绍了线性和非线性系统的观测器设计的一般方法,而且对Lipshitz非线性系统的设计问题进行了探讨,实现了代有满足Lipshitz条件的非线性项的两个混沌系统的同步。然后用混沌调制方法构造相应的混沌保密通信系统。 最后以稳定性理论为基础,针对一类连续混沌系统,当系统状态或参数部分已知时,验证一种自适应同步控制方法并分析了这种方法理论上的可行性。在此基础之上,基于Lyapounv稳定性理论,设计一种自适应观测器来确保误差系统是渐进稳定的,从而使得两个混沌系统最终达成同步。并且通过数值仿真说明设计方法是有效的,最终以此混沌同步理论为指导构造出保密通信系统。
【关键词】：混沌同步控制 保密通信 非线性反馈 状态观测器 自适应
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：O415.5;TN918
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 绪论11-26
• 1.1 引言11-12
• 1.2 混沌学基础理论12-18
• 1.2.1 混沌的定义13-15
• 1.2.2 混沌运动的基本特征及形成混沌现象的途径15-16
• 1.2.3 混沌现象的判定16-18
• 1.3 混沌的控制研究18-19
• 1.4 混沌系统的同步控制研究19-24
• 1.4.1 混沌同步定义19-20
• 1.4.2 混沌同步控制方法20-24
• 1.5 混沌同步在保密通信中的应用24
• 1.6 本文的主要研究内容以及章节的安排24-26
• 第2章 基于混沌同步的保密通信26-33
• 2.1 引言26
• 2.2 基于混沌同步的保密通信原理26-28
• 2.3 混沌同步保密通信的主要技术28-30
• 2.4 信息信号的加密和解密设计30-31
• 2.5 仿真实验31-32
• 2.6 本章小结32-33
• 第3章 基于非线性反馈控制混沌同步保密通信33-45
• 3.1 引言33
• 3.2 基于状态变量及状态误差反馈控制的混沌同步33-35
• 3.3 基于混沌系统输出的非线性反馈控制同步35-42
• 3.3.1 混沌系统的输出同步问题35-36
• 3.3.2 非线性系统反馈线性化的相关基础知识36-38
• 3.3.3 基于混沌系统输出的非线性反馈控制器设计38-39
• 3.3.4 仿真研究39-42
• 3.4 基于反馈同步的双通道保密通信42-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第4章 基于观测器的混沌同步保密通信45-53
• 4.1 引言45-46
• 4.2 基于线性状态观测器的混沌同步及保密通信46-47
• 4.3 基于Lipschitz非线性观测器的混合同步及保密通信47-50
• 4.3.1 非线性理论的相关基础知识47-48
• 4.3.2 基于Lipschitz非线性混沌同步观测器的设计48-50
• 4.4 基于观测器的混沌同步的调制保密通信50-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第5章 基于自适应理论的混沌同步与保密通信53-62
• 5.1 引言53
• 5.2 基于自适应反馈控制器的混沌同步53-56
• 5.2.1 混沌系统的自适应反馈控制器的设计54-55
• 5.2.2 基于Lu混沌系统的自适应反馈控制器的设计55-56
• 5.3 基于自适应观测器的混沌同步56-60
• 5.3.1 基于自适应状态观测器的混沌同步原理56-58
• 5.3.2 基于Chen混沌系统的自适应观测器的设计58-60
• 5.4 基于自适应同步理论的保密通信60-61
• 5.5 本章小结61-62
• 结论62-63
• 参考文献63-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果73-74
• 致谢74

【参考文献】

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本文编号：850508