多涡卷混沌吸引子的生成及其在保密通信中应用研究

摘要

混沌保密通信是混沌在工程应用中非常重要的一个方面。多涡卷混沌吸引子与传统的双涡卷混沌吸引子相比,具有更复杂的动力学特性及更多的密钥参数,使其在混沌保密通信中有着更为优越的保密性能,有着更广阔的应用前景。因此构造性能优越的多涡卷混沌系统有着非常重要的实际意义。本文在多涡卷混沌电路的设计及其在保密通信方面上做了如下工作:
　　(1)生成单方向多涡卷混沌吸引子。传统上用多项式构造双涡卷混沌吸引子,在此基础上,利用蔡氏系统,由理论计算选取参数,通过多项式平移,使得系统在x方向上成功构造出多个指标2的鞍焦平衡点,进一步使得多项式产生混沌吸引子的涡卷区和键波区交替出现,能生成单方向多涡卷混沌吸引子。数值仿真证实了理论分析的正确性。
　　(2)生成平面网格N×M多涡卷混沌吸引子。研究表明,在构造的系统中引入阶跃函数时,通过多项式与阶跃函数的组合,可使系统指标2的鞍焦平衡点在平面上形成阵列结构,进而使得多涡卷混沌吸引子结构向平面上延伸,构造出平面网格多涡卷混沌吸引子。通过计算系统李亚普诺夫指数、平衡点特征根以及绘制分岔图,对系统进行了动力学分析。然后基于这个新的网格多涡卷混沌模型,利用基本运算电路和相关元件进行了电路设计,并建立了电路参数与系统参数的对应关系。Pspice仿真结果实现了与数值模拟的完全统一。
　　(3)基于线性反馈同步理论,设计了混沌保密方案。利用线性反馈同步理论,将用多项式与阶跃函数构造的网格多涡卷混沌系统用于保密通信,设计了相应的驱动响应同步系统,理论分析计算线性反馈k的取值范围。Matlab数值仿真进一步验证了分析的正确性。在此基础上,利用混沌信号自相关与互相关特性,设计了二进制数字保密通信方案。分析了二进制数字信号的实际传送过程。数值仿真验证了该方案可行性与优越性。
　　本文提出的用多项式和阶跃函数构造网格多涡卷混沌系统及电路,以及对该系统在二进制数字保密通信领域的探索,在相关领域具有一定的研究价值。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2多涡卷混沌电路及其保密通信研究现状

1.3 本文的结构与安排

第2章 多涡卷混沌电路的研究原则

2.1 混沌的几个概念和特征

2.2 混沌电路设计

2.3 典型的产生多卷混沌吸引子的方法

2.4 本章小结

第3章 用多项式和阶跃函数构造网格多涡卷混沌吸引子及电路实现

3.1 系统模型及参数选取

3.2 单方向多涡卷系统

3.3 网格多涡卷混沌系统

3.4 基本动力学特性

3.5 系统的电路设计与仿真

3.6 本章小结

第4章 多涡卷混沌吸引子在保密通信中的应用

4.1 基于反馈同步法的多涡卷混沌吸引子同步

4.2 多涡卷混沌保密通信

4.3 本章小结

总结与展望

总结

展望

参考文献

致谢

个人简历

攻读硕士学位期间撰写的论文