基于混沌同步的保密通信系统的研究与设计

论文摘要

目前,随着通信技术的发展,信息的保密性越来越受到人们的关注。现代通信中的保密技术虽然已经比较完备,但同时又都存在被破译的可能性。而混沌信号具有遍历性、非周期性、连续带宽功率谱、类噪声的特性,因此用混沌信号作为加密信号时,将大大增加破译难度。混沌信号具有最优的加密信号的特性,特别适合与保密通信领域。本文针对混沌电路、混沌系统同步进行了研究,并深入研究了混沌保密通信的硬件的应用,主要内容如下：本文首先研究了三种常见了混沌系统——蔡氏电路,Lorenz系统,Chen系统,分析了这些混沌系统的动力学特征和电路结构。并分别用Matlab和Multisim仿真软件做了这三种混沌系统的仿真,通过示波器观察信号的相图,得到系统的混沌吸引子。其次,在这三种电路的基础上研究了混沌的同步控制问题。其中,针对蔡氏电路设计了单变量反馈控制,即采用单变量耦合使系统达到同步,并给出了两种不同的耦合控制电路的设计方法。针对Chen系统设计自适应控制器,使混沌电路达到同步,并给出了控制器的具体实现电路。最后,本文把混沌同步应用在保密通信中,用有源模拟电感来代替蔡氏电路中的电感,改进了蔡氏电路。设计了保密通信的PCB电路板,并焊接完成了电路,增加了电路的抗震性和抗干扰性。通过调试电路参数,使系统达到同步。并利用同步后的蔡氏电路系统进行混沌掩盖语音保密通信,实现了对语音信号的加密和解密。为混沌在保密通信中的实际应用提供了硬件基础。本文所设计及实现的几种同步控制器可以很好的实现两个混沌系统的同步,但对两系统的参数要求比较严格,自适应同步也仅仅能在参数有较小变化的时候才能达到同步,当然这正是混沌系统可用于保密通信的优点。在实际电路中由于驱动系统和响应系统参数的差异会使同步的性能减弱,也就会使还原出的信号存在误差,这也是有待于解决的问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 混沌和混沌电路的研究进展
• 1.2 混沌同步研究现状
• 1.3 混沌保密通信研究现状
• 1.4 本文研究的目的和意义
• 1.5 本文主要工作
• 第2章 典型混沌系统的电路实现
• 2.1 蔡氏电路
• 2.2 Lorenz系统
• 2.2.1 Lorenz系统的数学模型
• 2.2.2 Lorenz混沌系统的电路实现
• 2.3 Chen混沌系统
• 2.3.1 Chen系统的数学模型
• 2.3.2 Chen系统的电路实现
• 2.4 本章小结
• 第3章 典型混沌系统的同步控制电路仿真
• 3.1 蔡氏电路的耦合同步
• 3.1.1 蔡氏电路的耦合同步分析
• 3.1.2 蔡氏电路同步的电路仿真实验
• 3.2 Chen系统的自适应同步控制器的设计与电路仿真
• 3.2.1 Chen系统的自适应同步
• 3.2.2 控制器的电路设计
• 3.3 本章小结
• 第4章 混沌同步在语音保密通信系统中的应用研究
• 4.1 混沌保密通信方案
• 4.2 基于改进蔡氏电路的语音保密通信系统的研究
• 4.2.1 改进的蔡氏电路
• 4.2.2 保密通信电路
• 4.3 保密通信的硬件实现
• 4.3.1 保密通信的硬件实验和结果
• 4.3.2 实验结果分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢