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混沌保密通信及混沌控制的若干新算法研究

钱恭斌  
【摘要】: 本文研究了混沌理论在保密通信领域和混沌控制中的几个新的算法,这几个算法是混沌理论在图像加密方法、通信调制技术和控制技术三个方面的应用。 本文首先简单回顾了混沌理论和应用发展的历史,概要介绍了混沌的基本理论和方法,总结了混沌系统的主要特征,分析了通向混沌的道路,列举了现在较为公认的几种混沌的定义,并简单介绍了几种常见的混沌系统如Logistic映射、Henon映射、Lorenz系统、Rossler系统和Chen系统模型等,这些基本理论和模型是混沌系统应用的基础。第三章主要讨论混沌在保密通信领域应用的研究进展情况,包括混沌在数据加密中的应用、把混沌信号作为载波对它进行调制的各种混沌通信技术和混沌同步技术等研究的现状。第四章在分析DES算法特点和其存在问题的基础上,提出基于蔡氏电路和DES算法的图像加密方法和一种DES和Arnold变换相结合的图像加密方法并进行了仿真研究。第五章主要讨论混沌载波通信系统应用技术,在混沌掩盖技术、CSK、DCSK、FM-DCSK和QSCK的基本原理的基础之上为了提高混沌键控的传输速率,本文提出了一种新的多进制混沌键控方法并给出了性能仿真结果。第六章首先分析了混沌的OGY控制方法、混沌系统的反馈控制以及混沌的自适应控制方法等经典的混沌控制理论,在这些基础之上提出了一种基于改善混沌信号间的空间关联性(两混沌信号间的互相关性)的控制策略并对该方法进行了仿真研究。 本文研究工作的主要贡献在于: 1.提出了基于蔡氏电路和DES算法的图像加密方法和一种DES和Arnold变换相结合的图像加密方法,分析表明这两种方法打破了DES的轮结构有助于消除可能的“陷门”,算法抗穷举密钥搜索攻击、抗选择明文攻击和抗统计分析的能力较强,具有较好的应用前景。 2.提出了一种新的多进制混沌键控方法-SSCSK,并给出了仿真结果。仿真结果表明在一定条件下,四进制SSCSK的误比特率与DCSK的误比特率相接近,但是四进制SSCSK相对DCSK信息传输速率得到提高,因而具有一定的应用前景。 3.提出了一种基于改善混沌信号间的空间关联性的控制策略。从混沌信号的统计特性的角度分析了该控制方法的物理机制,结果表明,本控制策略对Henon系统、四阶Chua’s电路及其他系统如Lorenz系统,Colpitcs振荡电路等典型混沌系统的控制都有效,这对于混沌控制的理论研究具有一定的意义。


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