偏置可控混沌振荡电路设计与实现及其在保密通信中的应用

论文摘要

随着信息与通信技术的发展,人类的信息传递也随之迅猛增长。因而,通信技术的安全性也成为人与人之间传递信息的一个重要考虑因素。混沌作为一种复杂的非线性现象,由于其具有类随机性、初值敏感性、非周期性、连续带宽频谱以及轨迹不可预测性等特性在保密通信中起着至关重要的作用因而成为混沌应用的研究热点。本文的研究目的在于,通过对偏置可控混沌系统的动力学特性分析与电路设计,给出此类混沌振荡电路的设计方法,并进一步探索其在保密通信系统中的应用价值。如下是本文所做的主要工作:研究了一类典型偏置可控混沌系统模型,对系统平衡点稳定性、耗散性等进行了分析,采用Lyapunov指数谱、分岔图和吸引域等方法,分析了该系统的参数和初始条件对系统动力学的影响。通过分析发现,该系统具有部分幅度可调、偏置等操作下的恒Lyapunov指数谱特性。偏置控制参数也可实现系统输出混沌信号的极性调节。基于偏置可控混沌系统动力学方程,一方面基于模拟电路方法设计了混沌系统的状态方程,并给出了偏置可控混沌振荡电路原理图,得到了预期的仿真结果,验证了电路设计的正确性。另一方面基于数字电路方法,选择合适的离散化算法构建离散方程,在数字器件上实现了偏置可控混沌振荡电路,并在示波器上显示得到相应混沌信号。最后,研究了偏置可控混沌系统在保密通信中的应用。首先通过引入常数项实现混沌信号的偏置控制进而使其在双极性和单极性之间自由切换;其次基于系统分析,构建了新的同步模型,给出了同步方案;接着研究了偏置可控混沌信号在保密通信系统中的应用技术。数字集成平台上的实验结果与理论分析和数值仿真一致,证明了偏置可控混沌系统应用于混沌遮掩的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 混沌理论的发展史
•   1.2 混沌保密通信的研究现状
•   1.3 本文的研究内容与结构安排
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 本文结构
• 第二章 混沌的基本概念及研究内容与方法
•   2.1 混沌的基本概念
•   2.2 混沌的基本特征
•     2.2.1 内在随机性
•     2.2.2 对初始条件的高度敏感性
•     2.2.3 有界性
•     2.2.4 遍历性
•     2.2.5 分维性
•     2.2.6 连续功率谱特性
•   2.3 混沌系统的研究方法
•     2.3.1 相图分析法
•     2.3.2 Poincaré截面法
•     2.3.3 分岔图
•     2.3.4 Lyapunov指数谱
•     2.3.5 功率谱分析法
•   2.4 混沌电路设计
•     2.4.1 混沌基本单元电路与非线性函数产生电路
•     2.4.2 混沌数字电路
•   2.5 本章小结
• 第三章 偏置可控混沌系统构建及其动力学分析
•   3.1 偏置可控的混沌系统
•     3.1.1 一般的混沌系统
•     3.1.2 偏置可控混沌系统模型
•   3.2 偏置可控混沌系统动力学分析
•     3.2.1 耗散性分析
•     3.2.2 平衡点及稳定性分析
•     3.2.3 Lyapunov指数谱和分岔图分析
•     3.2.4 偏置控制分析
•   3.3 本章小结
• 第四章 偏置可控混沌振荡电路设计与实现
•   4.1 偏置可控混沌振荡模拟电路设计与仿真
•     4.1.1 模块化电路设计
•     4.1.2 电路设计和仿真实验结果
•   4.2 偏置可控混沌振荡数字电路设计与实现
•     4.2.1 混沌系统的离散化
•     4.2.2 数字电路设计与实现
•   4.3 本章小结
• 第五章 偏置可控混沌系统的同步及保密通信体系构建
•   5.1 混沌同步
•     5.1.1 驱动-响应式同步
•     5.1.2 自适应同步
•   5.2 偏置可控混沌系统在保密通信系统中应用
•   5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
•   6.1 本文总结
•   6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 徐玉杰

导师: 李春彪,王春华

关键词: 偏置可控混沌系统,电路实现,同步,保密通信

来源: 南京信息工程大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学,电信技术

单位: 南京信息工程大学

分类号: O415.5;TN918;TN751

DOI: 10.27248/d.cnki.gnjqc.2019.000403

总页数: 65

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