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《哈尔滨工程大学》 2002年
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混沌同步及其在通信中的应用研究

张学义  
【摘要】: 对混沌现象的认识是非线性科学最重要的成就之一。随着对混沌现象研究的不断深入,混沌控制成为这一领域的前沿课题。混沌同步属于混沌控制的范畴,近年来混沌同步已成为混沌研究的重要内容。由于混沌信号具有宽频谱、似噪声等特点,混沌在保密通信中具有潜在的应用前景。本文通过对混沌系统及其同步方法的理论和应用的研究,为混沌系统的同步方法及其在通信中的应用扩充理论基础和提供理论方法。 由于混沌理论还很不成熟,论文系统地介绍了混沌的基本概念和定义、混沌的主要特征、刻划混沌的测度、研究方法以及混沌系统的分类。讨论了把混沌系统应用于保密通信的理论依据和方法。 针对目前混沌同步问题的定义认识不统一的情况,概括实际应用中可能存在的混沌同步问题,论文作者提出了自己的混沌同步的定义。在此基础上,对混沌同步问题给出了自己的分类方法,为混沌同步问题能够更加系统、深入地进行研究奠定了基础。 作为混沌系统控制的基础,以典型混沌系统Lorenz系统为例,首次利用非线性系统几何理论对混沌系统进行了能控性和能观性分析,在给出对Lorenz系统分析结果的同时,也为实现混沌系统的同步控制提供了理论方法 本文提出了一种利用变结构控制方法实现混沌同步的方法。根据变结构控制原理和结合混沌同步问题的特殊性,即滑模区在平衡点处的厚度为零和控制器的输出为零的要求,设计了一种基于单变量的变结构混沌同步控制器。仿真结果证实了所提方法的正确性和有效性。在此基础上,提出了一种基于变结构混沌同步的保密通信系统模型,该模型把一个混沌系统作为加密调制器,其变结构同步控制系统作为解调器。分别采用振幅隐蔽调制和扩展频谱调制两种方法进行保密通信。仿真结果表明,利用变结构混沌同步不仅能够实现对信号的解调,而且有较强的抗干扰能力。 在变结构混沌同步方法的基础上,利用混沌系统的遍历性和伪随机性,提出了一种新的保密性很强的混合DS/SFH扩频通信系统设计方案。采用离散混沌系统Chebyshev映射设计了混沌扩频序列,包括直扩序列和跳频序 哈尔滨工程大学博士学位论文 列。在理论上证明了利用ChebysheV映射设计的扩频序列不仅能够满足扩频 序列的设计要求,还具有数量大,相关性好,宽间隔跳频等优点。针对 cne切sneV直接扩频序列,提出并设计了一种相关检测方案,推导了该方案 的误码率公式。仿真结果证实了理论分析的正确性。 根据所提出的混合DS/SFH扩频通信系统方案,采用MSK相干调制, 在假设直接序列扩频后信号带宽等于跳频间隔的情况下,推导了系统在部分 频带多频干扰和加性白噪声下的误比特率公式。对最恶劣条件下系统的抗干 扰性能进行了仿真研究,结果表明,在某些情况下,在慢跳频系统中,加入 混饨直扩成分,即使不增加系统带宽也能有效地改善系统对抗部分频带多频 干扰的能力。 论文通过对APD同步方法对参数的灵敏性的分析,发现低维混饨系统 容易被重构。如果单一使用系统参数作为密钥,有潜在的不安全性。为增强 通信系统的保密性能。论文提出利用高维时空混饨系统进行保密通信的思 想。结合图象数据传输量比较大的特点,设计了一种基于单向耦合映象格子 pCML)时空混饨系统和时分复用的数字图象保密通信方案。该方案具有很 高的编码效率和通信安全性。仿真结果证实了所提方案的正确性和有效性。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TN918

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 陈明杰;连续混沌系统同步及应用研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
2 蒲兴成;混沌同步控制及应用研究[D];重庆大学;2006年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈海艳;分数阶混沌系统的同步控制[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 亢中苗;混沌同步及其在保密通信中的应用研究[D];华北电力大学(北京);2011年
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7 卢均治;混沌系统同步及其在通信中的应用研究[D];西安电子科技大学;2008年
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10 郭蕊;混沌通信系统中键控技术及扩频码的研究与应用[D];吉林大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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9 张学义,陈实如,王文武,李殿璞;利用状态观测器实现超混沌信号的高精度同步[J];哈尔滨工程大学学报;2001年04期
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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4 杨高翔;;Lorenz-like系统的线性反馈控制[J];安康学院学报;2009年02期
5 范亚炯;试论安全熵与安全生产的关系[J];安全;2003年04期
6 范亚炯;;周期3对安全管理工作的警示共因失效浅析[J];安全;2010年05期
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8 扆佳,魏学业;一类混沌系统的实现及其在保密通信中的应用[J];北方交通大学学报;2002年04期
9 赵莹,肖扬;多模Turbo编解码器的正交交织器设计[J];北京交通大学学报;2005年02期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 周宇飞;陈信怀;;电力电子中的混沌现象及其应用研究[A];2005年“数字安徽”博士科技论坛论文集[C];2005年
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3 张秀华;张庆灵;;微分代数系统的无源性在励磁系统中的应用[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 杜陈艳;肖敏;张榆锋;苏娜峰;王荔芳;陈明;石岩岩;白宝丹;;相空间最近邻非线性自适应预测法在EMD边缘效应中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 杨林;樊立萍;;基于模糊的电气伺服系统等效滑模变结构控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 李岳明;郭冰洁;庞永杰;;滑模变结构控制削弱抖振的一种方法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 管力明;林剑;胡更生;;基于滑模控制的无轴单张纸输纸机同步控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 姚跃亭;赵建军;王毅;王校锋;;WTA问题遗传算法的混沌改进[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
9 任明炜;孙玉坤;饶翔;;无源滤波器优化方法研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
10 边信黔;周佳加;王宏健;张伟;贾鹤鸣;;基于误差空间与区域稳定鲁棒的AUV深度跟踪研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 罗启彬;基于混沌理论的遥测信息安全技术研究[D];中国工程物理研究院;2009年
2 吴冬梅;基于达芬振子的微弱信号检测方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 周芳;蒸汽发生器检修机械手路径规划及控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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5 雷亚辉;水下目标的时间反转法声探测技术应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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8 范高贤;基于价值网的企业再造研究[D];北京交通大学;2010年
9 林弥;基于共振隧穿器件RTD的二值和三值电路研究与设计[D];浙江大学;2010年
10 刘颖明;永磁式直驱风电机组控制技术研究[D];沈阳工业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 汪步云;水下作业机械手抓取力伺服控制的研究[D];安徽工程大学;2010年
2 况清龙;基于逆变器的直流无源滤波器的优化设计及其可视化算法[D];南昌航空大学;2010年
3 曹永超;超混沌系统的生成及同步控制研究[D];山东科技大学;2010年
4 张莉;n-GaAs中的混沌研究[D];长春理工大学;2010年
5 何凤平;迟滞系统的滑模变结构控制算法研究[D];浙江理工大学;2010年
6 赵彦雷;FH/DS混合系统信号同步技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 王仁政;减摇鳍电液负载仿真台控制系统的分析设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 陈海艳;分数阶混沌系统的同步控制[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 高萌;复杂神经元网络的同步问题研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 王晓艳;非线性混沌电路的分析与设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 宋本祥,孙鹏;混沌同步化的非线性反馈方法[J];鞍山师范学院学报;1997年02期
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6 张晓丹,李志萍,张丽丽;一类基于奇异值分解的Lyapunov指数计算方法[J];北京科技大学学报;2005年03期
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9 杨晓松;广义混沌同步理论中的反例[J];重庆邮电学院学报(自然科学版);2000年01期
10 于银辉,马生忠,刘卫东;Chebyshev二相混沌扩频序列平衡性[J];吉林大学学报(信息科学版);2004年03期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 范正平;唐英干;关新平;;一类混沌系统的鲁棒自适应控制研究[A];2001中国控制与决策学术年会论文集[C];2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李春福;关于混沌信号的产生、处理及其在通信系统中应用的若干研究[D];电子科技大学;2001年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴越;一种过抽样离散混沌扩频序列的研究[D];吉林大学;2011年
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7 马军;四维L.C振子超混沌系统的同步研究[D];广西师范大学;2003年
8 刘娟花;小波分析在语音去噪中的应用[D];西安理工大学;2004年
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10 侯书霞;基于非线性观测器的混沌同步控制研究[D];郑州大学;2005年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
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2 王新;马义德;徐志坚;李涟凤;;基于脉冲耦合神经网络的混沌控制[J];计算机应用;2009年12期
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中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 包浩明;混沌理论在保密通信系统的应用研究[D];大连海事大学;2011年
2 王得刚;双机和多机驱动振动系统的若干特殊自同步理论[D];东北大学;2009年
3 谢国波;几类混沌系统的设计及应用研究[D];广东工业大学;2012年
4 苏丽;远程心电监护诊断系统心电信号处理方法研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
5 刘伟;基于粒子群算法自适应逆控制混沌同步研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
6 刘玉良;互联网拥塞控制系统的非线性稳定性研究[D];上海交通大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴琴琴;混沌电子邮件加密系统的设计与实现[D];杭州电子科技大学;2011年
2 原丽苹;基于混沌的超宽带无线通信的研究[D];杭州电子科技大学;2011年
3 张坦通;基于UDP/IP协议的混沌语音保密通信系统研究[D];杭州电子科技大学;2011年
4 张敏;基于混沌理论的微弱信号检测原理及其在金属探测器中的应用研究[D];山东大学;2011年
5 谷诚;混沌扩频信号盲估计算法及测距方案设计[D];重庆大学;2011年
6 任文娟;基于电流传输器的混沌电路的研究[D];西北师范大学;2011年
7 许皓;不确定混沌系统的控制器设计及其在保密通信中的应用[D];燕山大学;2006年
8 苏浩;非线性振动的混沌控制与同步方法研究[D];西北工业大学;2007年
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10 王磊;神经网络中的混沌行为研究及其耦合现象探讨[D];华中科技大学;2006年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 王光瑞,张淑誉,郝柏林;强迫布鲁塞尔振子周期解的普适序列[J];物理学报;1984年07期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈从颜,宋文忠;基于非线性观测器设计的混沌同步控制[J];控制与决策;2005年05期
2 冯明库,吴先球;混沌同步及保密通讯的实验演示[J];广东职业技术师范学院学报;2000年04期
3 王寅平;应用计算机仿真研究混沌及混沌同步[J];计算机工程与科学;2000年06期
4 于灵慧,房建成;Hénon混沌同步的自适应逆控制[J];控制理论与应用;2005年04期
5 孙克辉;牟俊;;基于状态观测器方法的统一混沌系统同步研究[J];信息与控制;2006年03期
6 黄琼;刘翔;周平;;一类拓扑不等价混沌系统的同步[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2007年02期
7 程艳云;樊春霞;蒋国平;;混沌同步及其应用[J];南京邮电大学学报(自然科学版);2007年03期
8 邵铭;张胜海;钱兴中;;单环掺铒光纤激光器的延时反馈—注入混沌同步[J];激光杂志;2007年03期
9 张洪宪;;激光混沌同步及其在一类保密通信中的应用[J];平顶山工学院学报;2007年05期
10 郭萍;段素芳;;关联维数在半导体激光器混沌同步中的特性[J];时代教育(教育教学);2010年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈明杰;王常虹;张红梅;;基于有界性的非线性反馈指数稳定混沌同步[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 李丽香;张红霞;谢军;王向东;;基于最优控制原理的混沌同步[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年
3 方小玲;于洪洁;覃开蓉;姜宗来;;基于Hindmash-Rose神经元方程的最近邻耦合网络混沌同步[A];第八届全国生物力学学术会议论文集[C];2006年
4 刘静岩;王浣尘;;混沌系统的同步现象[A];2004中国控制与决策学术年会论文集[C];2004年
5 吴亮;朱士群;;包含多位多信号脉冲的混沌通讯[A];第十届全国量子光学学术报告会论文论文集[C];2002年
6 于洪洁;彭建华;;具有非线性耦合函数的HR神经网络的混沌同步[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
7 谢立;张云华;俞蒙槐;;一类非线性动态系统的混沌运动同步[A];1998年中国智能自动化学术会议论文集(下册)[C];1998年
8 周平;李江涛;;一类拓扑不等价混沌系统的同步[A];2006中国控制与决策学术年会论文集[C];2006年
9 李晓春;;一种混沌同步方法的研究[A];开创新世纪的通信技术——第七届全国青年通信学术会议论文集[C];2001年
10 王美春;马维海;盖如栋;;基于Δ调制动力系统在语音加密方面的研究[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集(上册)[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张学义;混沌同步及其在通信中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
2 王茂基;混沌同步中信息传递的研究[D];大连理工大学;2011年
3 魏恒东;混沌直扩信号检测与混沌同步研究[D];电子科技大学;2010年
4 周鸾杰;混沌同步控制研究及其在保密通信中的应用[D];大庆石油学院;2010年
5 王天舒;混沌同步与混沌密码学的相关研究[D];大连理工大学;2010年
6 胡爱花;混沌同步的有关问题研究[D];江南大学;2010年
7 江宁;基于互注入半导体激光器的混沌同步系统研究[D];西南交通大学;2012年
8 于银辉;混沌扩频通信技术研究及其应用[D];吉林大学;2005年
9 陈骏;不同系统的混沌同步及相关问题的研究[D];上海大学;2004年
10 史治国;微波混沌电路及其在通信中的应用[D];浙江大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张亚兵;混沌系统的同步及其在通信中的应用[D];南京理工大学;2003年
2 唐婷婷;混沌同步及其在保密通信中的应用[D];湖南科技大学;2010年
3 夏翠玲;观测器方法异结构混沌同步研究及其保密通信中的应用[D];燕山大学;2010年
4 安新磊;多级混沌同步保密通信系统的研究[D];兰州交通大学;2010年
5 吴亮;激光系统中的混沌同步及其在保密通讯中的应用[D];苏州大学;2003年
6 于胜利;混沌同步及其在保密通信中的应用[D];燕山大学;2003年
7 赵明;混沌和时空混沌系统同步的研究[D];东北师范大学;2004年
8 吴加贵;半导体激光器混沌特性以及混沌同步在保密通信中的应用[D];西南大学;2006年
9 祝林林;基于混沌同步的混沌噪声背景下谐波参数估计方法研究[D];吉林大学;2011年
10 王智峰;一类时滞混沌系统同步问题的研究[D];沈阳工业大学;2005年
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