混沌同步及其在图像保密通信中的应用研究

论文摘要

混沌行为是非线性系统中所出现的有趣现象,在过去的几十年中得到了广泛的关注。混沌系统是具有复杂的、不可遇见行为的确定性非线性系统。混沌系统的初值敏感性是其主要特性之一,这也使得混沌同步具有重大意义。目前,混沌同步的方法在保密通讯邻域得到了广泛的应用。本论文对混沌系统的同步方法及其在保密通信中的应用进行了深入的研究。论文的主要内容如下:1.介绍了混沌的定义、特征、判据准则、典型的混沌系统;在此基础上介绍了混沌同步的发展、定义及四种混沌同步方法。2.重点研究了混沌系统的同步方法。(1)针对参数不确定的Lu¨混沌系统以及不同混沌系统自适应同步控制问题,采用参数自适应控制方法,设计了一个自适应同步控制器及参数调节律,利用李雅普诺夫稳定性定理,证明了控制器和参数调节律可以使初值不同的响应系统和驱动系统渐近同步。(2)基于非线性系统的状态线性化理论,讨论了一种新的混沌系统同步控制器设计方法。通过坐标变换,将驱动系统和响应系统分别转化为规范型(类规范型)系统,然后对两个规范型(类规范型)系统构造误差方程。根据线性系统极点配置方法设计反馈控制器,从而实现两个混沌系统全部状态同步。(3)分析了统一混沌系统和Liu混沌系统的特性,讨论了一种观测器同步设计方法。首先对响应系统状态进行重构,然后通过极点配置方法,实现两个混沌系统的状态渐近同步。3.研究了混沌同步在保密通信中的应用。(1)基于统一混沌系统反馈线性化方法实现混沌掩盖保密通信。(2)基于统一混沌系统观测器同步方法实现图像象素置乱保密通信。(3)基于Liu混沌系统观测器同步方法实现图像双置乱保密通信。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 混沌概述
• 1.1.1 混沌理论的发展
• 1.1.2 混沌的定义
• 1.1.3 混沌的特征
• 1.1.4 混沌判据准则
• 1.1.5 几种典型混沌系统
• 1.2 混沌同步概述
• 1.2.1 混沌同步的发展
• 1.2.2 混沌同步的定义
• 1.2.3 混沌同步的方法及原理
• 1.2.4 课题研究的目的及意义
• 1.2.5 论文的研究内容及结构
• 第二章 混沌系统的自适应同步
• 2.1 引言
• 2.2 吕混沌系统的自适应同步
• 2.2.1 吕混沌系统描述
• 2.2.2 吕混沌系统同步方法设计
• 2.2.3 仿真分析
• 2.3 不同混沌系统之间的自适应同步
• 2.3.1 同步控制器设计
• 2.3.2 仿真实例
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于反馈线性化的混沌系统同步
• 3.1 引言
• 3.2 数学工具
• 3.3 反馈线性化的基本理论
• 3.4 全状态线性化同步混沌系统
• 3.4.1 四阶细胞神经网络混沌系统描述
• 3.4.2 四阶细胞神经网络混沌系统同步方法设计
• 3.4.3 数值仿真
• 3.5 部分状态线性化同步混沌系统
• 3.5.1 统一混沌系统描述
• 3.5.2 统一混沌系统同步方法设计
• 3.5.3 数值仿真
• 3.6 本章小结
• 第四章 基于状态观测器的混沌系统同步
• 4.1 引言
• 4.2 统一混沌系统的观测器同步
• 4.2.1 统一混沌系统观测器设计
• 4.2.2 仿真分析
• 4.3 Liu混沌系统的观测器同步
• 4.3.1 Liu混沌系统描述
• 4.3.2 Liu混沌系统同步观测器设计
• 4.3.3 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 引言
• 5.2 几种混沌保密通信方法
• 5.2.1 混沌掩盖
• 5.2.2 混沌参数调制
• 5.2.3 混沌键控
• 5.3 基于状态线性化的统一混沌系统保密通信方案
• 5.4 数字图像保密通信
• 5.4.1 数字图像概述
• 5.4.2 基于混沌同步的图像象素置乱保密通信仿真
• 5.4.3 基于混沌同步的图像双置乱保密通信仿真
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 论文总结
• 6.1.1 主要工作及三种混沌同步方法比较
• 6.1.2 创新之处
• 6.2 混沌研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者在读硕士期间所取得的研究成果