混沌同步及其在保密通信中的应用

简要综述了混沌同步及其在保密通信中应用研究的发展和现状,讨论了几个重要发展问题。     

混沌同步在保密通信中的应用

混沌理论是20世纪物理学最重大的发现之一。随着对混沌研究的不断深入,混沌保密通信成为现代通信技术中的前沿课题。混沌同步是混沌通信的关键问题,特别是近年来混沌系统的同步已经成为非线性复杂科学研究的重要内容。由于混沌信号具有非周期性、连续宽带功率谱和类噪声的特点,因此使其特别适应于保密通信领域。本文介绍了两种混沌掩盖保密通信系统的设计方案,并以Lorenz系统为例,根据这两种方案的设计原理,建立了Lorenz混沌掩盖保密通信系统。从安全度和保真度这两个方面对系统进行分析,为两种设计方案得出一些重要结论,也为混沌保密通信的实际应用提供了研究基础。     

浅析混沌形状同步控制及在保密通信中的应用

文章简要地分析了混沌形态同步控制原理及技术在保密通信中的应用情况,混沌运动是一种非常特别的运动形式,它是一种非线性的运动,没有周期性,但具有连续宽带频谱特征,它的运动轨迹很复杂,但并不是完全随机的,一点规律都没有。这些特性可以帮助我们进行通信保密和图像加密,因而混沌信号在保密通信领域中有着十分重要的应用。文章首先简要概括了有关混沌运动的基本概念、特性以及混沌同步控制理论的发展现状,其次简述了混沌同步控制系统在保密通信中的应用研究情况,最后指出了目前混沌同步控制在保密通信研究及应用中所存在的问题,并做出展望。     

混沌同步及其在保密通信中的研究进展

由于混沌系统的特性,使用混沌同步来达到通信保密比其他方法更好,因此,混沌同步理论越来越受到人们的重视。基于此背景,介绍了混沌同步的目的及常用的几种混沌同步方法,讨论了混沌同步在保密通信中的四种实现方案,包括其原理和特点,并归纳出相应的实现方法。最后,指出要使混沌保密通信走向实用化,还需解决的理论和技术问题。     

扰动下一类超混沌系统的同步及其在保密通信中的应用

本文基于状态观测器方法,在扰动存在的情况下,对一类超混沌系统的同步及其在保密通信中的应用问题进行了研究。研究表明,本文所给的方法克服了扰动对系统同步所造成的影响,使得系统保持着良好的同步。另外,本文考虑的超混沌系统,对保密通信系统有着较高的保密性,因此本文的方法在实际中更加可行。     

异结构系统混沌同步及其在保密通信中的应用

根据Lyapunov稳定性定理,利用Lyapunov直接法在响应系统中构造非线性函数,实现了2个不同混沌系统的完全同步,并证明了2个系统同步误差的零点稳定性,又利用基于Matlab的Similink技术进行数值仿真,并将同步的2个系统用于混沌遮掩与混沌参数调制保密通信中。仿真结果表明,该方法能容易地实现2个混沌系统同步,可将其用在基于混沌系统同步的保密通信中。     

混沌电路同步及其在通信中的应用研究

混沌在实际系统中是很常见的，但直到最近工程人员大都把它作一种无用的东西并极力去避免它。本文给出了一个蔡氏电路系统在固有的混沌模式下实现同步的可能性。     

激光耦合同步及其在光纤混沌保密通信中的应用

本文建立了光纤混沌保密通信耦合同步系统模型,实现了外部光注入分布反馈半导体激光器激光混沌在长距离光纤传输中的耦合同步,证明了光纤的交叉相位调制是限制激光混沌在光纤传输中同步的主要原因,导出了这种传输的极限.该同步系统在长距离光纤混沌模拟和数字保密通信中的数值模拟表明,该系统确有较高的保密性能和反破译能力.光纤混沌保密通信是可以实现的.     

混沌神经网络及其在保密通信中的应用

具有高度复杂非线性动力学特性的混沌神经网络系统已成为近年来进行加密通信应用研究的热点课题。本文首先概括了混沌神经网络的一些主要理论模型及其非性动力学系统的特点和复杂性，并分析人们如何利用混沌神经网络的系统的这些复杂非线性特点，如混沌同步和混沌吸引子等，进行加密通信的基本算法原理，最后总结有关混沌神经网络及其加密通信应用中所需要进一步研究的一些课题。     

激光混沌耦合同步及其在保密通信中的应用

建立了外部光注入半导体激光器激光混沌耦合同步系统，导出了耦合条件下的激光扰动方程和激光同步扰动方程。成功模拟了外部光注入波长1．3lμm分布反馈半导体激光器的激光混沌耦合同步，其同步误差小且抗噪声干扰能力强。该同步系统在混沌模拟和数字保密通信中的数值模拟表明，无论是在时域还是在频域，信息都难以被分离，该系统确有较高的保密性能和反破译能力。     

基于线性状态观测器的混沌同步及其在保密通信中的应用

给出了一类基于线性状态观测器混沌或超混沌同步的方案，并将其应用到混沌保密通信中。对观测器的理论分析表明，该方案的同步误差收敛速率是由观测器的增益参数θ来决定的；θ越大，同步误差的收敛速率越快。最后通过对Roessler系统的仿真研究，验证了该方案的有效性。     

细胞神经网络超混沌系统同步及其在保密通信中的应用

本文研究四阶细胞神经网络超混沌系统同步方法,提出了一种基于细胞神经网络超混沌同步系统的扩展谱保密通信系统;这个保密通信系统不仅只需传递一个标量信号,而且由于采用了超混沌系统,所设计的保密通信系统具有更高的保密性。     

分数阶卡尔曼滤波在混沌保密通信中的应用

20世纪60年代以来分数阶微积分开始受到人们的广泛关注,并被成功应用于物理、化学、生物学等学科领域。基于G-L分数阶微积分,给出了扩展分数阶卡尔曼滤波(EFKF)的定义,并将其应用到分数阶保密通信系统中,同时为了加密并准确解密传输的信息,引入了分数阶混沌Chen系统。仿真结果表明,EFKF取得了非常好的滤波效果;有用信号通过基于分数阶Chen系统的保密通信系统,可以有效地在接收端恢复出来。     

混沌同步自保持特性在保密通信中的应用研究

给出了一种便于集成的改进型Chua电路，构造出一种具有一定鲁棒性、抗干扰等特性的驱动-响应式混沌同步系统，研究发现此混沌同步系统具有自保持特性，并给出研究结果。利用此特性，解决了目前如何同时在同一信道中传输混沌同步控制信号和密文信号的关键性问题，实验证明了此方法的可行性，为混沌在保密通信的实际应用奠定了基础。     

一种混沌通信系统

无扩散Lorenz方程是著名的Lorenz混沌模型单一参数简化形式。对一种单一参数无扩散Lorenz方程进行了分析推导,证明了此系统能很好的达到混沌同步,从而能很好地应用于保密通信。仿真结果与理论分析达到了很好的一致。同时,电路仿真也说明此系统同样能够应用到一个实际的电路中,从而具有很好的应用价值。     

一种保密通信系统的研究

基于混沌同步的保密通信方式相比传统保密通信方式有很大的优势,发展前景光明。通常混沌同步保密通信方式用混沌掩盖来实现,需要两个信道,其中一个信道传输混沌同步信号使系统保持同步,另一路则传输用混沌信号掩盖后的保密信息。在频谱资源日益紧张的情况下,由于这种通信方式对于信道资源的利用率相对较低,因此经济效益较差。本文提出了一个新的系统,用一个信道轮动传输信息和同步信号,对系统进行了详细分析,重点研究了系统传输的时隙分配并给出了仿真验证,证明了该系统能极大地提高信道利用率,同时对该系统的实际应用作了详细分析。     

Genesio混沌系统的非线性反馈同步及其在保密通信中的应用

本文基于Genesio混沌系统的有界状态变量,提出了一种迭代变换,实现了混沌同步保密通信.并且利用线性稳定性理论,对接收系统设计反馈控制律,使发射系统和接收系统达到混沌同步,保证了信号的精确复现.基于Genesio系统的同步通信系统的计算机仿真,验证了本文的结果.     

光电混沌同步在高速光保密通信中的应用

对光电双延时反馈混沌系统在高速光保密通信中的应用做了仿真实验研究.建立了光电双延时反馈混沌同步的理论模型,利用Optisystem光通信系统仿真软件搭建了相应的仿真实验系统.分析了混沌同步通信系统的同步性能,当主从光电混沌系统参数相同时,同步误差为仅为0.0096,相关系数达到0.97,通信速率为5Gb/s时的系统误码率为5.51e-006.     

混沌系统的自适应变结构同步及其在保密通信中的应用

针对一类存在不确定性或者未知参数的非线性混沌系统,本文提出一种自适应变结构控制器,并应用到Genesio混沌系统的控制和同步问题中,然后将这种控制方法应用到保密通信中.仿真结果表明所提出的控制策略具有鲁棒性并能够成功用于保密通信.