非線性陣列的動(dòng)力學(xué)研究及其在保密通信中的應(yīng)用.pdf

1、本文首先簡(jiǎn)要介紹了非線性動(dòng)力學(xué)的研究背景及現(xiàn)狀，并且扼要分析了非線性動(dòng)力學(xué)的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域—混沌保密通信的研究歷史和現(xiàn)狀。全文分為兩部分： 第一部分是耦合非線性陣列的動(dòng)力學(xué)研究，著重研究了三類單向耦合Lorenz陣列模刑：環(huán)形，鏈形，環(huán)鏈耦合模型，并且以混沌同步為研究的重中之重。(1)鏈形陣列中的同步是以“同步波”的形式沿著鏈的耦合方向連續(xù)傳播，離第一個(gè)驅(qū)動(dòng)振子的位子越遠(yuǎn)，達(dá)到同步所需要的時(shí)間越長(zhǎng)。(2)環(huán)形陣列中，當(dāng)環(huán)中振子

2、個(gè)數(shù)超過某一臨界值時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)混沌旋轉(zhuǎn)波，周期旋轉(zhuǎn)波等現(xiàn)象。同時(shí)，考慮了噪聲對(duì)環(huán)中動(dòng)力學(xué)的影響．發(fā)現(xiàn)適當(dāng)?shù)脑肼暷芤龑?dǎo)環(huán)中的混沌不同步狀態(tài)走向混沌完全同步狀態(tài)。(3)用環(huán)形驅(qū)動(dòng)鏈形陣列，當(dāng)鏈上的兩個(gè)振子如果其相差振子數(shù)(空間周期距離)是環(huán)上振子數(shù)的整數(shù)倍，那么這兩個(gè)振子同步，即空間周期性同步。重點(diǎn)研究了第三類模型，發(fā)現(xiàn)該模型能夠產(chǎn)生高維混沌同步，高度依賴于耦合結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，以及對(duì)參數(shù)微小誤差的敏感性等特點(diǎn)。 第二部分基于環(huán)鏈耦合陣

3、列的空間周期性混沌同步特性，提出了一套保密性較高的通信方案。混沌保密通信是當(dāng)代研究的熱點(diǎn)課題之一，隨著非線性學(xué)科的進(jìn)展，各種混沌保密通信方案相繼問世。然而，上述保密通信方案并沒有人們期望的那么安全，其中一個(gè)主要原因是接受(發(fā)送)方選用的典型混沌系統(tǒng)產(chǎn)生的是低維的混沌，而于低維的混沌的吸引子的結(jié)構(gòu)很容易被識(shí)別，竊秘者可以通過對(duì)混沌時(shí)間序列進(jìn)行動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)重整化或構(gòu)造合適的回歸映象(returnmap)來獲取有用信號(hào)的信息。為此，基于耦合環(huán)鏈

4、模型的空間周期性混沌同步特性提出了一種新型保密通信方案。該方案利用高維的混沌系統(tǒng)產(chǎn)生的混沌信號(hào)作為掩蓋信號(hào)進(jìn)行混沌加密，并且可以在通信過程中隨意切換不同的混沌振子，使得掩蓋信號(hào)具有一定的隨機(jī)性，在相空間中沒有確定的軌跡，竊密者就無法通過重構(gòu)動(dòng)力學(xué)的方法成功破密。在通信過程中，發(fā)送方可以在不同的時(shí)間段里從環(huán)中隨機(jī)選取不同的高維混沌信號(hào)加密信息，同時(shí)通過公用信道把所選混沌振子的編號(hào)傳給接收方(鏈)，這樣接收方可以在不同時(shí)刻選取相應(yīng)的振子與發(fā)