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《浙江大学》 2005年
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混沌同步控制及在保密通信中的应用研究

赵辽英  
【摘要】:随着计算机和各种通信网络的日益普及,保密通信已成为计算机通信、网络、应用数学、微电子学等有关学科的研究热点。混沌运动是一种确定性的非线性运动,它的运动轨迹非常复杂但又不完全随机。在许多情况下都可以观察到混沌运动的存在。混沌信号具有遍历性、非周期、连续宽带频谱、似噪声的特性,特别适合于保密通信和图像加密领域。因此,混沌通信是一个在21世纪大有发展前景的高新科技领域。 本论文研究的内容主要侧重于连续混沌动力学系统的同步控制及混沌同步保密通信的研究。针对连续混沌系统,采用状态观测器理论、求解线性矩阵不等式、扩张状态观测器结合非线性反馈控制、非线性反馈控制结合状态观测器等方法实现两个混沌系统的同步控制,用混沌调制和混沌掩盖等方法构造相应的混沌同步保密通信系统。本论文所作的工作包括以下几部分内容。 1.基于状态观测器的超混沌同步保密通信。介绍了一种新的信号加密和解密方法,用该方法,可以根据需要灵活的选取加密函数,而且可用混沌系统的多个状态变量来加密和解密,提高了保密性。分析了两种基于状态观测器的超混沌同步保密通信系统的原理。第一种,利用极点配置方法构造全维状态观测器作为同步接收系统,用混沌调制结合混沌掩盖实现保密通信。利用该方法,只需传输一个标量信号。第二种,构造降维状态观测器实现两个超混沌系统的高精度同步,用双通道实现混沌同步保密通信:一个通道传送混沌系统的输出信号实现高精度同步,另一个通道传送用混沌信号加密的信息信号。研究结果表明,文中的加密和解密方法在灵活性和保密性方面具有显著的优点。利用两种保密通信策略,信息信号能得到满意的传输,并且,双通道保密通信对噪声具有很强的鲁棒性。 2.基于Riccati不等式的混沌同步保密通信的研究。针对具有Lipschitz非线性函数的混沌系统,提出了一种基于Riccati不等式的混沌同步方法,并推广到一般的混沌系统。利用李雅普若夫稳定性理论,证明了混沌同步的问题可以转化为Riccati不等式的求解。利用最速下降法及自适应理论推导出了混沌系统中未知参数的估计公式。在此基础上,提出了一种基于参数估计的自适应混沌同步方法,针对混沌系统参数未知的情况,自适应估计系统参数,求Riccati不等式得到目标矩阵,使两个混沌系统同步。结合严格正实函数的概念,分析了实现混沌同步保密通信的条件,解决了一般的基于参数估计的自适应同步方法难以用于保密通信的问题。此外,利用误差方程的雅可比矩阵,求解使系统收敛的取值条件。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TN918.6

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