[發明專利]應用于保密通信的受控T系統與Genesio-Tesi系統的廣義混沌同步方法

在審

• 申請號: 201811137763.5
• 申請日: 2018-09-28
• 公開（公告）號: CN109218022A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 張端;孫瑩
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: H04L9/12
• 分類號: H04L9/12;H04L9/00
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

一種應用于保密通信的受控T系統與Genesio?Tesi系統的廣義混沌同步方法，所述方法包括以下步驟：1)廣義混沌同步問題描述；2)響應系統的狀態變換和反饋；3)驅動系統的狀態轉換；4)廣義同步。本發明提供一種應用于保密通信的受控T系統與Genesio?Tesi系統的廣義混沌同步方法，以Genesio?Tesi混沌系統為驅動系統，以單輸入的受控T系統為響應系統，采用微分幾何中向量場的李導數方法設計一種混沌同步算法，實現廣義同步，控制品質較高。

技術領域

本發明屬于可應用于保密通信的混沌同步技術領域，尤其涉及一種實現以Genesio-Tesi混沌系統為驅動系統，以單輸入的受控T系統為響應系統的混沌同步方法。

背景技術

混沌運動是非線性學科領域的分支，但其涉及的范圍已大大超出傳統的非線性學科領域界限，發展成為綜合性的、交叉性的、跨領域的學科分支，很大的拓寬了人們認識非線性科學的視域，對非線性科學的認識更加深刻。

混沌也被應用于激光保密通信。一個典型的應用是混沌調制。混沌調制是1992年Halle、Hasler等提出的解決秘密通信中復雜的問題的一種辦法，基本思想是將原始信號與一個混沌信號調制在一起進行發送；而接收器進行解調，根據混沌信號分離出原始信號；對第三方由于其不知曉該混沌信號的動態特性，因此無法解密。混沌激光保密通信的優點有：1)它是硬件加密。用收、發激光器的結構參數作為密鑰，避免了算法加密的安全隱患；2)加解密的速度很快，因為它靠的是激光器的響應速度；3)由于靠激光器輸出的混沌波形來隱藏信息，而不再是單光子，傳輸距離長；4)與現行的光纖通信系統兼容，可便利地移植現有光纖通信技術中放大、波分復用等所有技術。2005年，歐盟在第五屆科技框架計劃OCCULT項目的資助下，德、法、英等七國研究者在雅典城120km的城域網中在的速率下實現了通信速率1Gb/s的混沌激光保密通信。2010年，歐盟第六屆科技框架計劃PICASSO項目完成了外腔反饋混沌半導體激光器的光子集成，并在法國貝桑松100km的城域網中完成了10Gb/s的混沌保密通信實驗。

如此產生一個問題，對于發射機和接收機，必須有幾乎一致的混沌信號，這需要有混沌同步技術來實現。混沌同步是指兩個混沌系統的不同運行軌跡，隨著時間的變化，同時收斂到相同的值，這兩個系統的運行軌跡始終保持一致.混沌同步研究工作可以分為以下幾種同步類型(參見顧葆華.混沌系統的幾種同步控制方法及其應用研究,南京理工大學博士學位論文.2009.)：

1)完全同步(Complete Synchronization)是驅動系統和響應系統的運行軌跡完全一致，是混沌同步研究的基礎。

2)廣義同步(Generalized Synchronization)是驅動系統和響應系統輸出的運行軌跡保持函數關系，廣義同步是完全同步和投影同步的推廣。

3)相位同步(Phase Synchronization)是兩個耦合的混沌系統能進入一個中間區域，能夠保持系統運行軌跡相位的同步。

4)滯后同步(Lag Synchronization)是兩混沌系統的軌跡存在一個時間延遲的同步，比相位同步要求嚴格，比完全同步要求寬松。

5)投影同步(Projective Synchronization)是兩個混沌系統保持比例關系，即頻率相同，幅值保持比例關系，投影同步是完全同步的延伸。

6)組合同步(Combination Synchronization)是兩個驅動系統的加權組合與響應系統同步，組合同步是完全同步和投影同步的推廣。

7)復合同步(Compound Synchronization)是三個驅動系統的復合系統與響應系統同步。

除此之外，還有反同步，是指兩個混沌系統的狀態變量其運行軌跡頻率相同、振幅相同、方向相反，即兩個混沌系統的狀態變量和為0的同步情況；類似地還有反相同步、部分同步等同步現象。這些同步方法均是在激光保密通信中有實用價值的技術。