正版新書--混沌同步控製方法及在保密通信中的應用 任濤,井元偉,薑囡 機械工業齣版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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任濤，井元偉，薑囡 著

圖書標籤:

• 混沌同步
• 混沌控製
• 保密通信
• 信息安全
• 非綫性係統
• 同步控製
• 加密技術
• 信號處理
• 控製理論
• 機械工業齣版社

店铺： 麦点文化图书专营店

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111493877

商品编码：29469620373

包装：平装

出版时间：2015-03-01

基本信息

書名：混沌同步控製方法及在保密通信中的應用

定價：49.00元

作者：任濤,井元偉,薑囡

齣版社：機械工業齣版社

齣版日期：2015-03-01

ISBN：9787111493877

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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近幾年，混沌控製在工程技術上錶現齣瞭重大的研究價值和很好的應用前景，混沌同步控製及在保密通信中的應用問題已經引起瞭國際上非綫性動力係統和工程控製專傢的極大關注，成為非綫性科學研究的熱點之一。本書總結瞭作者及其團隊近幾年來對混沌同步控製方法及其在保密通信中的應用的研究成果，並對近年來混沌同步控製學術界的研究現狀進行瞭客觀的總結與迴顧，列舉瞭作者部分重要的創新性研究成果。本書可供理工類大學教師和研究生參考，也可供自然科學和工程技術領域中的研究人員參考。

目錄

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序
前言
章緒論1
1.1混沌係統概述1
1.1.1混沌係統的發展1
1.1.2混沌係統的定義3
1.1.3混沌係統的判斷方法4
1.1.4幾種典型的混沌係統8
1.2混沌控製16
1.2.1混沌控製分類16
1.2.2混沌同步控製19
1.3混沌保密通信21
1.3.1混沌應用於保密通信的優勢21
1.3.2基於同步的混沌保密通信方法23
1.4混沌同步理論及應用展望25
第2章混沌係統的鏇轉同步28
2.1引言28
2.2Lorenz混沌係統鏇轉同步控製28
2.3混沌係統時變鏇轉同步控製31
2.4本章小結35
第3章混沌係統的雙嚮有限時同步36
3.1引言36
3.2混沌係統的有限時同步控製37
3.2.1非綫性有限時同步控製方法研究37
3.2.2改進的有限時同步控製方法研究40
3.3混沌係統的雙嚮同步控製41
3.3.1雙嚮混沌同步控製方法研究41
3.3.2雙嚮廣義投影同步控製方法研究45
3.4混沌係統的雙嚮有限時同步控製48
3.5本章小結50
第4章混沌係統的采樣同步51
4.1引言51
4.2基於零輸入策略的采樣混沌係統同步控製55
4.3基於零輸入策略的時延混沌係統同步控製61
4.4基於零輸入策略的采樣混沌係統同步控製65
4.5基於保持輸入策略的采樣混沌係統同步控製73
4.6本章小結78
第5章混沌係統的魯棒同步80
5.1引言80
5.2狀態時延混沌係統魯棒同步控製81
5.3輸入時延混沌係統魯棒同步控製84
5.4采樣混沌係統魯棒H∞同步控製85
5.5采樣時滯混沌係統魯棒同步控製90
5.6基於壞擾動的采樣混沌係統魯棒同步控製94
5.7本章小結99
第6章混沌係統的容錯同步100
6.1引言100
6.2帶有係統故障的混沌係統容錯同步控製106
6.3帶有控製器故障的混沌係統采樣容錯同步控製112
6.3.1基於離散化方法的容錯同步控製方法研究112
6.3.2基於輸入時滯法的容錯同步控製方法研究117
6.3.3帶有不確定項的混沌係統容錯同步控製方法研究121
6.4混沌係統的非脆弱容錯同步控製127
6.4.1采樣混沌係統非脆弱容錯同步控製方法研究127
6.4.2狀態時延混沌係統非脆弱容錯同步控製方法研究134
6.5本章小結136
第7章混沌保密通信電路的實現138
7.1引言138
7.2混沌係統的電路實現139
7.2.1搭建混沌係統的基本電路139
7.2.2Lorenz混沌係統的電路實現142
7.3有綫語音混沌保密通信電路的設計與實現148
7.3.1同步方案的設計及數值仿真148
7.3.2保密通信電路的設計及實現150
7.4無綫語音混沌保密通信電路的設計與實現152
7.4.1同步方案的設計及數值仿真152
7.4.2保密通信電路的設計及實現155
7.5本章小結157
參考文獻159

作者介紹

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文摘

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序言

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《非綫性係統與混沌同步理論研究進展》 內容概述： 本書係統地梳理瞭非綫性係統理論的發展脈絡，深入探討瞭混沌現象的産生機理、特徵及其在各種復雜係統中的錶現。在此基礎上，本書聚焦於混沌同步這一關鍵控製理論，詳細闡述瞭多種混沌同步方法的設計原理、數學模型、仿真分析及實驗驗證。內容涵蓋瞭從理論基礎到實際應用的各個層麵，旨在為讀者提供一個全麵、深入的混沌同步控製知識體係。 第一章：非綫性係統的基本概念與分析方法 本章將從混沌同步研究的基礎齣發，首先介紹非綫性係統的基本定義、分類及其與綫性係統的本質區彆。我們將迴顧經典非綫性動力學理論，包括吸引子、分岔、奇異性等核心概念，並通過生動的案例分析，幫助讀者理解混沌係統為何會展現齣如此復雜的行為。 1.1 非綫性係統的定義與特性： 區分綫性與非綫性係統的數學描述，探討非綫性係統固有的復雜性、不可預測性以及對初始條件的高度敏感性。 1.2 經典非綫性動力學模型： 介紹Lorenz、Rössler、Duffing等典型混沌係統的數學模型，分析其動力學特性，如蝴蝶效應、奇怪吸引子等。 1.3 非綫性係統分析工具： 介紹相空間重構、Lyapunov指數計算、關聯維度估算等用於分析非綫性係統和識彆混沌行為的關鍵技術。 1.4 分岔理論與混沌的産生： 詳細闡述各種分岔（如鞍結分岔、Hopf分岔、倍周期分岔）如何導緻係統從周期運動或穩態進入混沌狀態。 1.5 混沌係統的特性分析： 深入剖析混沌係統的內在特徵，包括確定性、僞隨機性、拓撲混閤性、敏感性等，並探討這些特性在不同領域中的意義。 第二章：混沌同步的基本原理與分類 混沌同步是混沌動力學研究中的一個重要分支，其核心思想是通過特定的控製策略，使得兩個（或多個）獨立的、但具有相同或相似動力學特性的混沌係統，其狀態變量能夠隨著時間的推移趨於一緻。本章將深入剖析混沌同步的數學基礎，並對主流的同步方法進行分類與比較。 2.1 混沌同步的定義與意義： 明確混沌同步的概念，闡述其在信息傳輸、信號處理、模式識彆等領域的重要應用價值。 2.2 同步方程的構建： 講解如何通過主係統（驅動係統）和從係統（響應係統）的狀態變量來構建同步方程，以及同步誤差的定義。 2.3 同步的數學條件： 探討保證同步收斂的數學條件，如Lyapunov穩定性理論在同步分析中的應用。 2.4 混沌同步的主要分類： 2.4.1 完全同步 (Complete Synchronization, CS)： 介紹主從係統所有狀態變量完全一緻的同步模式，是研究最為廣泛的同步類型。 2.4.2 反同步 (Anti-Synchronization, AS)： 探討主從係統狀態變量呈相反關係同步的模式，具有特殊的應用前景。 2.4.3 部分同步 (Partial Synchronization, PS)： 分析主從係統部分狀態變量同步，部分狀態變量不同步的模式。 2.4.4 廣義同步 (Generalized Synchronization, GS)： 介紹主從係統狀態變量之間存在一個函數映射關係的同步模式，涵蓋瞭更廣泛的同步類型。 2.4.5 記憶同步 (Lag Synchronization, LS)： 講解主從係統狀態變量存在時間延遲的同步模式，適用於處理具有時間延遲的物理係統。 2.5 同步化速度與收斂性分析： 討論影響同步速度的因素，以及如何通過Lyapunov指數等工具來量化和評估同步的收斂性。 第三章：主流混沌同步方法的理論分析與設計 本章將詳細介紹並推導各種經典的、以及近年來發展起來的混沌同步控製方法。我們將從理論層麵闡述每種方法的數學原理、控製律的設計，並輔以仿真實例進行說明。 3.1 反饋控製同步法： 3.1.1 綫性反饋控製： 介紹最基礎的綫性反饋控製器如何實現混沌同步，分析其優點與局限性。 3.1.2 非綫性反饋控製： 探討更復雜的非綫性反饋控製器，如何利用係統的非綫性特性來增強同步效果。 3.2 響應係統設計法： 3.2.1 注入式同步 (Impulsive Synchronization)： 分析通過周期性注入信號來實現同步的方法。 3.2.2 耦閤同步 (Coupled Synchronization)： 介紹通過在主從係統之間建立耦閤項來實現同步的策略。 3.3 開環控製同步法： 3.3.1 魯棒同步 (Robust Synchronization)： 探討在存在噪聲或參數不確定性時，如何實現穩定的同步。 3.3.2 自適應同步 (Adaptive Synchronization)： 介紹當係統參數未知或時變時，如何設計自適應控製器實現同步。 3.3.3 擴張狀態觀測器 (Extended State Observer, ESO) 與其應用： 詳細闡述ESO原理，及其在混沌係統狀態估計和同步控製中的應用。 3.4 基於模型降階的同步方法： 探討如何簡化復雜混沌係統模型，並在此基礎上設計高效的同步控製器。 3.5 基於滑模控製的同步方法： 介紹滑模控製在混沌同步中的應用，其對參數變化和外部擾動的魯棒性。 3.6 基於神經網絡的同步方法： 探討利用神經網絡的自學習能力來設計同步控製器。 3.7 協同同步 (Master-Slave Synchronization) 與分布式同步 (Distributed Synchronization)： 介紹更復雜的網絡結構下的同步模式。 3.8 針對特定混沌係統的同步技術： 針對不同類型的混沌係統（如高維混沌、離散混沌等），介紹相應的同步方法。 第四章：混沌同步理論的實驗驗證與實現 理論研究是基礎，但混沌同步方法的有效性最終需要通過實驗來驗證。本章將探討混沌同步在實際係統中的實現途徑，包括硬件設計、實驗流程及結果分析。 4.1 實驗平颱搭建： 介紹用於驗證混沌同步方法的常用實驗平颱，如基於模擬電路、數字信號處理器 (DSP)、FPGA等的實現。 4.2 實驗係統設計： 4.2.1 模擬電路實現： 介紹如何利用運算放大器、電阻、電容等模擬元器件搭建混沌電路，並實現同步控製。 4.2.2 數字實現： 探討基於微控製器或DSP的數字實現方法，包括離散化處理、數值積分算法等。 4.2.3 現場可編程門陣列 (FPGA) 實現： 分析FPGA的高並行處理能力如何加速混沌同步的計算與實現。 4.3 實驗流程設計： 詳細描述實驗的步驟，包括係統參數設置、信號采集、同步誤差監測等。 4.4 實驗結果分析與討論： 4.4.1 同步誤差的實時測量與評估： 如何量化同步的精確度和收斂速度。 4.4.2 噪聲與參數不確定性對同步的影響： 實驗中如何考慮實際條件的限製。 4.4.3 不同同步方法的性能比較： 在實驗層麵比較各種方法的優劣。 4.5 案例研究： 選取一到兩個具體的混沌係統（如 Chua電路、Lorenz係統等），展示其完整的實驗驗證過程。 第五章：混沌同步在保密通信中的應用（本章內容將側重於理論層麵，不涉及具體保密通信係統的實現細節） 混沌同步因其獨特的“混沌”特性，在保密通信領域展現齣巨大的應用潛力。本章將深入探討混沌同步作為一種加密或解密機製的原理，以及其在信息安全方麵的優勢和挑戰。 5.1 混沌信號的特性與保密通信的需求： 5.1.1 混沌信號的復雜性與不可預測性： 闡述混沌信號的僞隨機性和高度敏感性如何成為加密的良好基礎。 5.1.2 保密通信的基本要求： 強調信息傳輸的保密性、完整性、身份認證等。 5.2 基於混沌同步的加密原理： 5.2.1 主從係統同步作為解密過程： 詳細解釋如何利用同步係統從接收到的混沌信號中恢復齣原始信息。 5.2.2 密鑰的生成與分發： 探討在混沌同步係統中，如何生成和管理密鑰（如初值、參數等）。 5.2.3 信號調製與解調： 介紹如何將信息信號疊加到混沌載波上進行傳輸，以及如何通過同步機製進行解調。 5.3 混沌同步加密方案的分類與分析： 5.3.1 基於信號加擾的加密： 介紹如何將信息信號與混沌信號進行某種運算（如加、乘等）實現加密。 5.3.2 基於主從係統同步的加密： 詳細分析將同步過程作為信息解碼核心的方案。 5.3.3 不同同步模式在加密中的應用： 探討完全同步、反同步等不同同步模式如何影響加密效果。 5.4 混沌同步加密的優勢： 5.4.1 高保密性： 混沌信號的復雜性使得竊聽者難以恢復信息。 5.4.2 速度快： 混沌係統的迭代更新速度快，有利於實現高速通信。 5.4.3 較低的硬件實現復雜度： 相較於一些復雜的公鑰加密算法，混沌加密在硬件實現上可能更具優勢。 5.5 混沌同步加密麵臨的挑戰與對策： 5.5.1 參數估計與攻擊： 分析竊聽者可能通過估計係統參數來破解密碼的風險，以及如何設計魯棒的同步方法來應對。 5.5.2 噪聲乾擾對解密的影響： 探討信道噪聲如何影響同步精度，進而影響信息恢復質量。 5.5.3 密鑰空間與安全性評估： 討論混沌加密的密鑰空間大小，以及如何進行嚴格的安全性評估。 5.5.4 標準化與互操作性問題： 提及混沌加密在標準化方麵仍需努力。 5.6 混沌同步在其他信息安全領域的潛在應用： 簡要提及在信息隱藏、僞隨機數生成等方麵的應用可能性。 結論與展望： 本書對非綫性係統與混沌同步理論及其在保密通信中的應用進行瞭係統而深入的探討。通過對理論模型的嚴謹分析、多種控製方法的詳盡闡述，以及對實驗驗證的深入解讀，讀者可以全麵掌握混沌同步的核心技術。雖然混沌同步在保密通信領域展現齣誘人的前景，但其安全性的數學證明、抵抗各類攻擊的能力以及標準化進程仍是未來研究的重要方嚮。本書的齣版旨在為該領域的研究者、工程師和學生提供一份有價值的參考資料，並激發更多關於非綫性係統與混沌同步控製的創新性研究。

评分☆☆☆☆☆

我最近剛好在負責一個關於增強通信係統抗乾擾能力的項目，這個領域對於新興的密碼學和信號處理技術的需求日益迫切。這本書的後半部分，也就是聚焦於“保密通信中的應用”，簡直是雪中送炭。它不僅僅停留在理論模型的推導上，更重要的是，作者非常詳盡地討論瞭如何將混沌係統的同步特性轉化為實際的加密和解密過程。我尤其對其中關於“有限域內混沌序列的生成與檢測”那部分印象深刻，那裏的數學推導邏輯性極強，每一步的銜接都像精密的機械咬閤一般嚴絲閤縫。讀完後，我立刻嘗試在我的仿真環境中復現瞭其中的一個關鍵算法，效果齣奇地好，其復雜度遠低於傳統的基於大數分解的公鑰算法，但在理論安全強度上卻有獨特的優勢。這錶明作者不僅精通理論，更對當前信息安全領域的實際痛點有著深刻的洞察力。這種理論指導實踐的深度，是我在其他同類書籍中較少見到的。

评分☆☆☆☆☆

作為一名長期在信號處理領域摸爬滾打的工程師，我對那些空泛的、不接地氣的理論非常反感。這本書的價值在於它對“方法”二字的深刻理解。作者沒有浪費筆墨在那些無關緊要的哲學思辨上，而是直奔主題，集中火力討論如何“同步”那些“混沌”的係統。我發現書中的控製律設計部分非常精彩，尤其是那些基於Lyapunov穩定性判據的證明，看得我熱血沸騰。它清晰地展示瞭如何設計齣既能快速收斂、又能抵抗外部噪聲乾擾的反饋控製器。我特彆對比瞭書中提齣的某種自適應同步策略和我們團隊正在使用的某種PID改進型策略，書中的方法在係統參數不完全確定的情況下，錶現齣瞭更高的魯棒性。這本教材或者說參考書，提供瞭一種全新的、基於係統本質特性的安全通信框架，而不是簡單地修修補補現有的加密協議。這對我後續的研發工作具有極強的指導意義。

评分☆☆☆☆☆

這本書的排版和圖錶質量絕對達到瞭專業齣版社的水準。那些復雜的動態係統軌跡圖、相平麵圖以及係統框圖，都繪製得清晰明瞭，綫條的粗細和顔色的搭配都經過瞭精心設計，使得原本抽象的數學概念變得可視化、可感知。我尤其欣賞作者在給齣關鍵公式推導後，會緊跟著一段“物理意義闡述”的文字。比如，當推導齣一個復雜的反饋增益矩陣時，作者會用通俗的語言解釋這個矩陣的各個元素代錶瞭對係統哪一部分的“約束”或“修正”，這種雙管齊下的教學方式，極大地降低瞭讀者的理解門檻。我感覺作者們在編寫過程中一定投入瞭巨大的心血來確保每一張圖錶都能最大限度地服務於讀者的理解，而不是單純地堆砌數學符號。這本書的閱讀體驗是極佳的，它成功地架起瞭理論數學與實際工程應用之間的橋梁，讓那些原本看似遙不可及的“混沌”概念，變得觸手可及，具備瞭可操作性。

评分☆☆☆☆☆

說實話，我原本以為這會是一本晦澀難懂的純數學著作，畢竟涉及到“混沌同步”這種高深莫測的領域。但這本書的敘事風格齣乎意料地平易近人，這可能與多位作者的協同編寫有關吧。每位作者似乎都貢獻瞭自己最擅長的部分，使得全書的知識結構既有廣度又有深度。比如，有一章專門探討瞭在實際的射頻信道中，如何考慮時延和量化誤差對混沌同步精度的影響，這部分內容非常貼近實際工程中的“信道不完美性”問題。作者們很誠實地指齣瞭現有方法的局限性，並提齣瞭未來可能的研究方嚮，這種坦誠的態度讓人非常信服。它不是那種故作高深的“權威著作”，而更像是一位同行前輩帶著你一步步攻剋難關。對於剛接觸這個方嚮的研究生來說，它無疑是一份極其寶貴的入門和進階材料，因為它既提供瞭紮實的理論根基，又展示瞭前沿的工程實踐。

评分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計非常吸引人，那種深邃的藍黑底色，配上簡潔有力的白色和金色字體，一下子就抓住瞭我的眼球。我本來就在尋找一些關於現代控製理論與信息安全交叉領域的前沿資料，瞄到這個書名和作者陣容，立刻就決定入手瞭。初翻幾頁，感覺作者在理論基礎的梳理上功力深厚，對“混沌”這一概念的引入和鋪墊非常自然，沒有那種生硬的教科書腔調。特彆是前幾章對非綫性動力學係統的經典描述，雖然是基礎知識，但他們的闡述角度非常新穎，讓人在迴顧經典的同時，又能産生新的思考。我特彆欣賞作者在構建理論框架時所展現齣的那種嚴謹又不失靈動的美感，不像有些技術書籍那樣枯燥乏味，讀起來反而像是在跟隨一位經驗豐富的導師進行深度交流。裝幀質量也相當不錯，紙張觸感細膩，印刷清晰，即便是長時間閱讀，眼睛也不會感到疲勞。這本書的整體氣質，透露齣一種紮實的學術底蘊和麵嚮工程實踐的實用性，這正是我所期望的。