[发明专利]用于加解密的受控Shimizu-Morioka系统与Lorenz系统广义同步方法

说明书

一种用于加解密的受控Shimizu‑Morioka系统与Lorenz系统广义同步方法，所述方法包括以下步骤：1)广义混沌同步问题描述；2)响应系统的状态变换和反馈；3)驱动系统的状态转换；4)广义同步。本发明提供一种应用于保密通信的受控Shimizu‑Morioka系统与Lorenz系统的广义混沌同步方法，以Lorenz系统为驱动系统，以单输入的受控Shimizu‑Morioka系统为响应系统，采用微分几何中向量场的李导数方法设计一种混沌同步算法，实现广义同步，控制品质较高。

技术领域

本发明属于可应用于保密通信的混沌同步技术领域，尤其涉及一种实现以Rucklidge混沌系统为驱动系统，以单输入的受控T系统为响应系统的混沌同步方法。

背景技术

混沌运动是非线性学科领域的分支，但其涉及的范围已大大超出传统的非线性学科领域界限，发展成为综合性的、交叉性的、跨领域的学科分支，很大的拓宽了人们认识非线性科学的视域，对非线性科学的认识更加深刻。

混沌也被应用于激光保密通信。一个典型的应用是混沌调制。混沌调制是1992年Halle、Hasler等提出的解决秘密通信中复杂的问题的一种办法，基本思想是将原始信号与一个混沌信号调制在一起进行发送；而接收器进行解调，根据混沌信号分离出原始信号；对第三方由于其不知晓该混沌信号的动态特性，因此无法解密。混沌激光保密通信的优点有：1)它是硬件加密。用收、发激光器的结构参数作为密钥，避免了算法加密的安全隐患；2)加解密的速度很快，因为它靠的是激光器的响应速度；3)由于靠激光器输出的混沌波形来隐藏信息，而不再是单光子，传输距离长；4)与现行的光纤通信系统兼容，可便利地移植现有光纤通信技术中放大、波分复用等所有技术。2005年，欧盟在第五届科技框架计划OCCULT项目的资助下，德、法、英等七国研究者在雅典城120km的城域网中在的速率下实现了通信速率1Gb/s的混沌激光保密通信。2010年，欧盟第六届科技框架计划PICASSO项目完成了外腔反馈混沌半导体激光器的光子集成，并在法国贝桑松100km的城域网中完成了10Gb/s的混沌保密通信实验。

如此产生一个问题，对于发射机和接收机，必须有几乎一致的混沌信号，这需要有混沌同步技术来实现。混沌同步是指两个混沌系统的不同运行轨迹，随着时间的变化，同时收敛到相同的值，这两个系统的运行轨迹始终保持一致.混沌同步研究工作可以分为以下几种同步类型(参见顾葆华.混沌系统的几种同步控制方法及其应用研究,南京理工大学博士学位论文.2009.)：

1)完全同步(Complete Synchronization)是驱动系统和响应系统的运行轨迹完全一致，是混沌同步研究的基础。

2)广义同步(Generalized Synchronization)是驱动系统和响应系统输出的运行轨迹保持函数关系，广义同步是完全同步和投影同步的推广。

3)相位同步(Phase Synchronization)是两个耦合的混沌系统能进入一个中间区域，能够保持系统运行轨迹相位的同步。

4)滞后同步(Lag Synchronization)是两混沌系统的轨迹存在一个时间延迟的同步，比相位同步要求严格，比完全同步要求宽松。

5)投影同步(Projective Synchronization)是两个混沌系统保持比例关系，即频率相同，幅值保持比例关系，投影同步是完全同步的延伸。

6)组合同步(Combination Synchronization)是两个驱动系统的加权组合与响应系统同步，组合同步是完全同步和投影同步的推广。

7)复合同步(Compound Synchronization)是三个驱动系统的复合系统与响应系统同步。