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时滞不确定混沌系统同步控制及在保密通信中的应用

梅蓉  
【摘要】:由于混沌系统具有随机性、宽频谱和初值敏感性等特性,因此常用于保密通信系统中以提高通信系统的保密性能。混沌同步是实现混沌保密通信的关键技术之一,研究动态特性更为复杂的混沌系统,并设计鲁棒性能高的混沌同步控制器是研究混沌保密通信的热点问题。同时状态时滞与不确定性干扰是实际混沌系统不可避免的两个因素,研究混沌系统同步时考虑这两个因素更符合实际情况。本论文主要研究时滞不确定混沌系统同步控制并应用于保密通信,其主要研究工作和创新点如下: 首先,给出了时滞混沌系统的构建和判定原则,在此基础上构建了时滞Lorenz混沌系统、时滞三角型混沌系统、时滞混沌神经网络及新的时滞混沌系统,并分别对这四类混沌系统进行了特征分析和混沌判定。 其次,针对具有时滞的不确定Lorenz混沌系统,设计了异结构主动同步/反同步控制器,并进行仿真验证。同时针对具有干扰的时滞不确定Lorenz混沌系统,分别设计了基于径向基神经网络的自适应滑模单维同步控制器和基于径向基神经网络与非线性干扰观测器的鲁棒受限同步控制器,从而实现混沌同步。 然后,针对具有参数不确定的时滞三角型混沌系统,设计了单维自适应滑模控制器实现混沌同步。在此基础上研究了带有结构不确定项的三角型混沌系统同步控制问题,通过设计基于神经网络干扰观测器和回馈递推方法的自适应控制器来实现混沌系统同步,仿真结果证明了所提出的同步控制方法的有效性。 接着,针对时变延迟不确定递归混沌神经网络提出了同结构鲁棒自适应神经网络同步控制方案。同时针对具有外界噪声的不确定时变延迟分布式神经网络,设计了H∞同步控制器和基于干扰观测器的鲁棒同步控制器,并通过仿真来验证所提出的同步控制方法的有效性和正确性。 最后,对参数具有摄动情况下的同结构时滞混沌系统提出了基于干扰观测器的鲁棒同步控制并应用于保密通信。研究了干扰情况下,基于混沌调制技术的Lorenz混沌同步保密通信技术。针对时变的明文信号,解决了明文信号必须低频率才能被正确恢复的问题。将混沌掩盖和混沌调制技术相结合,对同结构时变延迟混沌神经网络设计了H∞同步保密通信,在实现同步后能有效恢复出隐藏的多路明文信号。同时给出了时滞Lorenz混沌系统的电路和同步电路,并推导出各元件的有效值,在此电路的基础上利用电路仿真软件EWB进行了仿真实验。实验结果表明,利用混沌掩盖技术实现了图像保密传输,并能正确有效地恢复出原图像。


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