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

作     者：徐玉杰 

作者单位：南京信息工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李春彪;王春华

授予年度：2019年

学科分类：11[军事学] 080904[工学-电磁场与微波技术] 1105[军事学-军队指挥学] 07[理学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 0839[工学-网络空间安全] 08[工学] 070201[理学-理论物理] 110505[军事学-密码学] 110503[军事学-军事通信学] 0702[理学-物理学] 

主      题：偏置可控混沌系统 电路实现 同步 保密通信 

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。