1. 研究目的与意义
研究背景:
国外发展现状:现代科学意义上的混沌的发现可以追溯到19世纪末20世纪初,庞加莱在研究三体问题时遇到的混沌问题。20世纪90年代初,美国科学家Ott,Grebogi,Yorke和Pecora,Carroll分别在混沌控制和混沌同步方面取得了突破性的进展,从而在全世界掀起了“混沌控制热”,使其应用范围扩展到工程技术领域及其它领域。1983年,美国著名电学专家蔡少棠教授提出了蔡氏电路模型,使人们能从电路的角度对混沌机理进行探索和研究,蔡氏电路因此也已成为了开辟混沌通信道路的先驱。1990年,美国海军实验室研究人员Carroll等人首次利用驱动-响应法实现了两个混沌的同步。1992年,Kocarev L,Halle K S,EckertK,Chua L O,Parlitz U,Shang A等学者首次发表了两篇有关混沌掩盖通信方面的研究论文:“Experimentaldemonstration of secure communications via chaotic synchronization”和“Transmission of digital signals by chaotic synchronization”,率先开辟了混沌通信研究的新领域。此后,国际上又相继提出了各种混沌通信制式及其理论与方法,并不断对已提出的方法进行改进,产生了一大批实用的混沌保密通信方法,使得混沌通信成为现代通信领域一个新的分支。
国内发展现状:我国对混沌通信进行系统性研究始于二十世纪九十年代中期。裴留庆教授提出一种改善安全性能的多级调制混沌通信系统;何振亚教授领导的研究小组则提出一种基于离散耦合的混沌数字通信方案;丘水生教授建立了混沌吸引子的细胞模型,在此基础上提出了混沌系统的键波采样式同步;钟国群教授和尹元昭教授首次在国内进行过混沌通信的硬件实验研究;罗晓曙教授提出了基于混沌渐进同步的数字保密通信方法。以上研究工作和成果,对我国混沌通信研究的起步的发展起到了很大的促进和推动作用。目前,混沌通信的研究正从模拟通信向数学通信发展,维数也从低维向高维发展,近年来特别是对超混沌的研究比较热。
2. 研究内容与预期目标
主要研究内容:研究在非理想的情况下,利用自适应、观测器等不同方法实现混沌系统达到不同类型的同步问题,并在此基础上开展基于混沌同步的保密通信系统研究。
预期目标:在理解混沌信号处理的理论及应用的基础上,设计出一套能实现基于混沌机理的保密通信系统的系统。通过本次设计加深对混沌数字信号处理技术的理解,同时也能扩大自己的知识面,为以后的工作做铺垫。
3. 研究方法与步骤
拟采用理论证明,数值仿真和实验研究相结合的方法对混沌保密通信系统进行设计和分析。
混沌同步的研究:基于反馈方法的混沌同步,采用Matlab软件编写程序,并分析从不同初始条件出发的两个系统,由于初值、时间及外界环境等因素对系统的影响,为后续研究奠定基础。
采用相图、分岔图等方法分析混沌系统的动力学行为,研究混沌保密通信前后信号的波形变化,验证系统的可实行性。
4. 参考文献
[1]李保生,丁瑞强,李建平,钟权加.强迫Lorenz系统的可预报性研究[J].物理学报,,:1-8.
[2]吴洁宁,王丽丹,段书凯.基于忆阻器的时滞混沌系统及伪随机序列发生器[J].物理学报,2017,(03):246-256.
[3]许碧荣,王光义.忆感器文氏电桥振荡器[J].物理学报,2017,(02):57-69.
5. 工作计划
2022年1月5日-2022年3月1日,有针对性的学习课题相关资料,学习相关学科的基础知识,学习实验所需软硬件的相关知识。
2022年3月2日-2022年3月20日,设定实验方案,采集实验数据。
2022年3月21日-2022年4月25日,进一步理论分析,进行实验,开发相关软硬件系统。
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