混沌论文：混沌序列特性分析及混沌同步技术研究

混沌论文：混沌序列特性分析及混沌同步技术研究【中文摘要】混沌现象是在非线性动态系统中出现的一种确定性的、类似随机的过程,这种过程非周期、是一种貌似无规则的运动,不收敛但有界,且对初始值具有极其敏感的依赖性,这些独特的性质使得混沌在保密通信、扩频通信等领域具有很好的应用前景。随着对混沌现象研究的深入,混沌同步成为这一领域的关键课题。本文介绍了混沌的一些基本理论,包括混沌的定义、研究现状、混沌的映射以及混沌的几种典型应用。分析了四种典型混沌序列的统计特性,包括吸引子、李亚普诺夫指数、倍周期分岔、分形与维数、相位特性、功率谱特性、平衡性、游程特性、相关特性,并给出了仿真结果。介绍了线性复杂度的定义,研究了Massey算法、经典的测度熵(K-S熵)算法、近似熵(ApEn)算法、排列熵(PE)算法、原生系数(IPP)算法以及Lempel-Ziv复杂度算法,并对四种典型的混沌映射的复杂度进行了详细的对比分析,给出了各种算法复杂度分析的数值。介绍了混沌扩频通信的基本原理,提出了一种新的混沌扩频序列优选算法,并将产生的优化混沌扩频序列应用于DS/CDMA系统中,分别在不同干扰下进行了仿真,结果表明本文方法产生的优化混沌扩频序列的性能得到了很大地提高,能提供的系统容量较大,且具有很强的抗干扰能力。系统地研究了驱动—响应同步法、相互耦合同步法、关联耦合同步法以及主动—被动同步法等几种常见的混沌同步技术,包括它们的基本原理以及实例仿真。针对混沌测距系统的具体应用,设计了基于数字匹配滤波器的混沌码捕获与跟踪方案,并利用该方案设计了两种混沌测距的系统,验证了利用该系统进行测距的可行性,讨论了测距的工作过程、捕获时间和测距精度。【英文摘要】Chaosisaconvincedandsimilarrandomprocessthatappearsinthenonlinearsystem.Itisalsoanon-periodicandirregularprocess.Itisnotconvergentbuthasabound,alsoitissensitivetoitsinitialvalues.Forallthesespecicalproperties,chaoshasgoodapplicationprospectinthefieldofsecurecommunicationandspreadspectrumcommunication.Withthedeepeningstudyingtothechaosphenomenon,chaoticsynchronizationhasbecometheimprotantsubjectinthisfiled.Thispaperintroducesthebasictheoriesofchaosincludingthedefinitionofchaos,thedevelopmentofchaostechnology,chaoticsequencesmapandtheirtypicalapplications.Thenthestatisticalpropertiesofthefourkindschaoticsequencesareanalyzed,includingattractor,Lyapunovexponents,bifurcationdiagrams,fractalanddimension,phasecharacteristics,powerspectrumcharacteristics,balance,run-lengthfeatures,correlation,andthesimulationresultsaregiven.Thedefinitionoflinearcomplexityisintroduced.TheMasseyalgorithm,classicalK-Sentropyalgorithm,approximateentropy(ApEn)algorithm,permutationentropy(PE)沌序列的复杂度表示方法

36-43

3.2.1经典的测度熵(K-S熵)算法

36

3.2.2近似熵(ApEn)算法

36-38

3.2.3排列熵(PE)算法

38-40

3.2.4原生系数(IPP)算法

40-42

3.2.5Lempel-Ziv复杂度算法

42-43

3.3小结

43-46

4混沌序列的优选算法研究

46-56

4.1DS/CDMA混沌系统

46-47

4.2混沌序列的优选准则和流程

47-52

4.2.1优选准则和流程

47-51

4.2.2仿真验证

51-52

4.3优选后混沌序列误码率性能分析

52-55

4.4小结

55-56

5混沌同步技术研究

56-76

5.1混沌同步的定义

56

5.2几种常见的混沌同步方法

56-67

5.2.1驱动响应同步法

56-58

5.2.2相互耦合同步法

58-61

5.2.3关联耦合同步法

61-64

5.2.4主动被动同步法

64-67

5.3混沌扩频测距系统的方案设计

67-75

5.3.1匹配滤波器捕获

67-69

5.3.2测距方案

69-73

5.3.3方案仿真

73-75

5.4小结