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《东北大学》 2013年
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基于采样同步控制方法的混沌保密通信系统研究

杨燕飞  
【摘要】:混沌系统是一类极其复杂的非线性系统,混沌信号具有天然的隐蔽性、不可预测性、初值极度敏感性、类似噪声等特点,从而使其非常适合应用于保密通信系统中。随着数字计算机技术的高速发展,基于采样的控制问题引起了广泛的关注。然而,在实际的采样控制系统中常常存在着控制输入数据丢失及多个混沌系统异步切换等现象,这将会严重地影响系统的性能甚至破坏系统的稳定性。因此,本文主要研究混沌保密通信系统的采样同步控制问题,论文的主要研究内容如下:首先,针对带有采样控制器数据丢失的混沌同步控制问题,采取零输入策略,并利用近似离散化法将带有数据丢失的采样系统描述为一类具有稳定子系统和不稳定子系统的切换时滞系统,并基于平均驻留时间法对其进行指数稳定性分析。同时,讨论了系统同步性能与数据丢失率之间的关系,由数值仿真可以得出:当数据丢失率越低时,由Chua’s电路搭建的两个混沌系统达到同步的时间越短,仿真结果验证了所设计的同步控制方法能够很好地应用到混沌保密通信系统中。其次,针对带有控制输入数据丢失和时延混沌系统的同步控制问题,采取零输入策略,建立具有稳定子系统和不稳定子系统的切换模型,通过选取合适的Lyapunov-Krasovskii泛函,对系统进行指数稳定性分析,并给出基于线性矩阵不等式(LMI)的混沌系统同步的充分条件。同时,验证了所设计的同步控制器能够使系统在很短的时间内达到同步,并讨论了系统同步时间与数据丢失率之间的关系。仿真结果表明,基于混沌掩盖技术可以很好地掩盖和恢复出有用信号。再次,针对含有多个不同混沌电路的保密通信系统,研究了子系统与控制器存在异步切换时的同步问题。利用输入时滞法将异步切换采样控制系统转化为含有输入时滞的连续系统,并设计了采样同步控制器。基于平均驻留时间法对其进行指数稳定性分析。最后利用统一混沌系统展开数值仿真研究,仿真结果表明,基于多混沌系统随机切换的保密通信技术具有很好地保密效果。最后对本文的研究工作做了总结,并提出了有待进一步研究的方向。
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TN918;O415.5

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