混沌同步控制及其在保密通信中的应用

论文摘要

混沌现象广泛存在于客观世界中。对混沌现象的认识是非线性科学的重要成就之一,近年来在实际应用领域如保密通讯等得到了较为广泛的进一步研究与应用,已经被广泛认识到对混沌及其同步的研究具有十分重要的理论意义和实际的应用价值。然而,目前混沌控制和混沌同步理论并不完善,还有很多理论和技术上的问题需要解决,研究成果主要局限于理想情形下(如无噪声、参数匹配等)的尝试。本文主要就是针对混沌同步、控制及其应用在非理想情形下的研究。本文首先对混沌同步及基于混沌同步保密通信的研究现状和发展趋势进行了综述,并介绍了混沌的基本概念和定义,混沌的主要特征和研究混沌的方法。然后研究了几种混沌同步常用的控制方法,包括PC法同步控制、观测器同步控制、状态反馈同步控制、脉冲控制、自适应控制等,并且进行了相应的数值仿真,特别是在参数不匹配情况下,设计和建立了自适应同步控制方案,并仿真实现了不同结构的混沌系统同步。其次研究了在噪声情况下的混沌系统同步的误差估计并且进行了相应的数值仿真,仿真结果验证了这种方法的有效性。然后又对Lorenz系统在噪声情况和参数不匹配下的自适应反同步进行了研究。根据噪声在实际环境中是有界限的,设计出相应的控制器和自适应律,进行的数值仿真验证了这种设计方法,能保证在受到噪声影响的情况下,仍然能够实现很好的同步。最后将研究的成果应用到了基于混沌同步的保密通讯,设计了基于观测器和反馈的保密通信方案,通过数值仿真验证了这两种方法是可行的,并且通过仿真还发现在相同噪声情况下基于反馈的通信方案比基于观测器的通信方案的抗噪声性能好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景目的和意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究目的和意义
• 1.2 混沌及其同步的研究进展
• 1.2.1 混沌研究进展
• 1.2.2 混沌同步研究进展
• 1.3 本文研究内容和结构
• 第二章 混沌的基本理论
• 2.1 混沌定义
• 2.2 混沌的基本特征
• 2.3 通向混沌的道路
• 2.4 混沌的分类
• 2.5 李雅普诺夫指数和混沌吸引子
• 2.5.1 李雅普诺夫指数
• 2.5.2 混沌吸引子
• 2.6 典型的混沌模型
• 2.6.1 Lorenz 系统
• 2.6.2 Qi 混沌系统
• 2.6.3 R（o|¨）ssler 系统
• 2.7 混沌系统的判断
• 2.8 本章小结
• 第三章 混沌系统的同步方法
• 3.1 混沌同步及稳定性分析
• 3.2 PC 法同步控制
• 3.2.1 PC 同步原理
• 3.2.2 基于Lorenz 系统的PC 同步仿真
• 3.3 基于状态观测器的混沌同步控制
• 3.3.1 状态观测器同步原理
• 3.3.2 基于统一混沌系统的观测器同步仿真
• 3.4 反馈混沌同步
• 3.4.1 反馈同步原理
• 3.4.2 基于Lorenz 系统的反馈同步仿真
• 3.5 脉冲控制同步
• 3.5.1 脉冲微分方程基本理论
• 3.5.2 基于统一混沌系统脉冲仿真
• 3.6 自适应同步
• 3.6.1 自适应同步控制原理
• 3.6.2 基于LORENZ 和QI 混沌系统的自适应数值仿真
• 3.7 本章小结
• 第四章 噪声情况下的混沌同步和反同步研究
• 4.1 引言
• 4.2 受噪声影响后同步误差估计
• 4.2.1 理论介绍
• 4.2.2 基于LORENZ 系统的数值仿真
• 4.3 在噪声下基于LORENZ 的自适应反同步
• 4.3.1 理论介绍
• 4.3.2 数值仿真
• 4.4 本章小结
• 第五章 混沌同步在保密通信中的应用
• 5.1 混沌保密通信研究综述
• 5.2 混沌保密通信方法
• 5.2.1 混沌掩盖
• 5.2.2 混沌开关
• 5.2.3 混沌参数调制
• 5.2.4 混沌扩频
• 5.3 基于状态反馈混沌保密通信方案设计
• 5.4 基于观测器的混沌通信方案设计
• 5.5 基于观测器和反馈方法保密通信的抗噪性能比较
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的科研工作和发表的论文
• 致谢