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基于有限时间混沌同步的基站与移动设备安全通信系统设计。 (英语) Zbl 1483.93058号

摘要:本文提出了一种基站与移动设备之间的混沌保密通信系统。为了制作混沌密钥,在移动设备和基站中使用蔡氏混沌系统。混沌振子受到外部扰动和参数不确定性的扰动。基于Lyapunov稳定性理论和有限时间同步概念,设计了一种鲁棒终端滑模控制器。在第一步中,我们的目标是在有限时间内实现外部扰动和参数不确定性下的混沌同步。第二步,为了提高通信系统的安全性,提出了一种将多移位密码加密和双重混沌掩蔽相结合的混沌加密方法。仿真结果表明了该方法的适用性和性能。

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93磅12英寸 可变结构系统
93D40型 有限时间稳定性
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全文: 内政部

参考文献:

[1] Abramyan,A.K。;Vakulenko,S.A.,《具有混沌行为的耗散和哈密顿系统:分析方法》,《理论和数学物理》,130,2,245-255(2002)·Zbl 1077.34047号 ·doi:10.1023/A:1014243500528
[2] 阿弗雷莫维奇,V。;韦里切夫,N。;Rabinovich,M.I.,耗散系统振荡的随机同步,放射物理学和量子电子学,29,9,795-803(1986)·doi:10.1007/BF01034476
[3] Alghafis,A。;Munir,N。;M.Khan。;Hussain,I.,基于离散量子映射和连续混沌系统的加密方案,国际理论物理杂志,591227-1240(2020)·Zbl 1432.68125号 ·doi:10.1007/s10773-020-04402-7
[4] 阿扎尔,A.T。;Vaidyanathan,S。;Ouannas,A.,混沌系统的分数阶控制和同步(2017),Springer
[5] 阿扎尔,A.T。;Zhu,Q.,滑模控制系统的进展和应用(2015),Springer·Zbl 1320.93002号
[6] 阿扎兹,M.S。;塔努加斯特,C。;萨杜迪,S。;Bouridane,A.,《同步混合混沌发生器:在实时无线语音加密中的应用》,《非线性科学和数值模拟中的通信》,第18期,第8期,第2035-2047页(2013年)·Zbl 1321.94035号 ·doi:10.1016/j.cnsns.2012.12.018
[7] Bessa,W.M。;de Paula,A.S。;Savi,M.A.,应用于非线性摆的自适应模糊滑模控制器的混沌控制,混沌、孤子与分形,42,2784-791(2009)·Zbl 1198.93115号 ·doi:10.1016/j.chaos.2009.02.009
[8] O.Boubaker。;Dhifaoui,R.,《通过主动滑模控制实现蔡氏电路的鲁棒混沌同步》,混沌、复杂性和领导力,2012年。《Springer诉讼复杂性》,141-151(2014),Springer
[9] 陈永杰。;周,H.-G。;王伟杰。;Tsai,S.-H。;田中,K。;王浩。;Wang,K.-C.,基于多项式模糊模型的多群Chen混沌保密通信系统同步方法,人工智能工程应用,87,103251(2020)·doi:10.1016/j.engappai.2019.103251
[10] 切克,S。;费里科·卢,A。;Pehlivan,I.,《一个新的3D混沌系统:动力学分析、电子电路设计、主动控制同步和混沌掩盖通信应用》,Optik,127,8,4024-4030(2016)·doi:10.1016/j.ijleo.2016.01.069
[11] De la Hoz,M.Z。;Acho,L。;Vidal,Y.,一种改进的Chua混沌振荡器及其在安全通信中的应用,应用数学与计算,247712-722(2014)·Zbl 1338.94089号 ·doi:10.1016/j.amc.2014.09.031
[12] Fallahi,K。;Raoufi,R。;Khoshbin,H.,基于扩展卡尔曼滤波器和多移位密码算法的Chen系统在安全混沌通信中的应用,《非线性科学和数值模拟中的通信》,13,4,763-781(2008)·兹比尔1221.94046 ·doi:10.1016/j.cnsns.2006.07.006
[13] Grzybowski,J.M。;艾森克拉夫特,M。;澳门,E.E.,《基于混沌的通信系统:当前趋势和挑战,混沌和非线性动力学在工程中的应用》,第1卷。《理解复杂系统》,203-230(2011),施普林格出版社
[14] 哈米扎德,S。;扎林哈拉姆,A。;Yaghoobi,M.,《应用于卫星运动的模糊滑模控制器超混沌控制》,国际计算机应用杂志,105,4,39-43(2014)
[15] Herceg,M。;维兰杰什,D。;Grbić,R。;Job,J.,基于混沌的传输参考超宽带通信,国际电子杂志,106,1,160-172(2019)·doi:10.1080/00207217.2018.1523474
[16] Himeur,Y。;Boukabou,A.,一种使用混沌加密的鲁棒且安全的基于密钥帧的视频水印系统,多媒体工具和应用程序,77,7,8603-8627(2018)·doi:10.1007/s11042-017-4754-2
[17] Hong,Y.、Yang,G.、Bushnell,L.和Wang,H.O.(2000年12月12-15日)。全局有限时间镇定:从状态反馈到输出反馈。第39届IEEE决策与控制会议记录(分类号00CH37187),澳大利亚新南威尔士州悉尼。电气与电子工程师协会。
[18] 黄,C.-C。;金元,H。;Rong Syh,L.,蔡氏电路的线性连续反馈控制,混沌,孤立子和分形,8,9,1507-1515(1997)·doi:10.1016/S0960-0779(96)00150-6
[19] 贾亚维克拉马,C。;库马尔,S。;Chakrabartty,S。;Song,H.,电子医疗应用中用于安全无线医疗传感器网络的封装天线的新型混沌调制方法,《微波和光学技术快报》,62,2,933-942(2020)·数字对象标识代码:10.1002/mop.32107
[20] A.Khan。;Kumar,S.,混沌卫星系统的混沌测量和自适应同步,国际动力学与控制杂志,7,2,536-546(2019)·doi:10.1007/s40435-018-0481-4
[21] 李,F。;Wu,H。;周,G。;Wei,W.,利用非周期混沌映射和随机循环比特移位实现鲁棒实时图像加密,实时图像处理杂志,16,3,775-790(2019)·doi:10.1007/s11554-018-0801-0
[22] Liew,C.Z。;R·肖。;Li,L.,使用复合混沌加密保护生物特征数据,安全与通信网络,9,13,1928-1943(2016)·doi:10.1002/sec.1070
[23] Lin,Z。;于斯。;李,C。;吕,J。;Wang,Q.,通过广域网远程传输设计和基于智能手机的混沌视频通信方案,国际分叉与混沌杂志,26,9,1650158(2016)·doi:10.1142/S0218127416501583
[24] 马,J。;李,A.-B。;浦,Z.-S。;杨利杰。;Wang,Y.-Z.,时变超混沌系统及其在电路中的实现,非线性动力学,62,3535-541(2010)·Zbl 1209.94070号 ·doi:10.1007/s11071-010-9739-x
[25] 马,J。;李,F。;黄,L。;Jin,W.-Y.,现实混沌系统中的完全同步、相位同步和参数估计,非线性科学和数值模拟中的通信,16,9,3770-3785(2011)·Zbl 1222.65136号 ·doi:10.1016/j.cnsns.2010.12.030
[26] 马,J。;吴,X。;朱,R。;Zhang,L.,Jerk电路中多涡旋吸引子的选择及其Pspice验证,非线性动力学,76,4,1951-1962(2014)·doi:10.1007/s11071-014-1260-1
[27] Mobayen,S.,带时变不确定性非线性二阶系统的快速终端滑模控制器设计,复杂性,21,2,239-244(2015)·doi:10.1002/cplx.21600
[28] Mobayen,S。;沃洛斯,C.K。;卡卡尔,S。;圣奥鲁,犹他州。;Vaseghi,B.,指数曲线上具有无穷多个平衡点的混沌系统及其基于混沌的工程应用,《国际分叉与混沌杂志》,28,981850112(2018)·doi:10.1142/S0218127418501122
[29] O.I.Moskalenko。;Koronovskii,A.A。;Hramov,A.E.,《用于安全通信的混沌广义同步:对噪声的显著稳定性》,《物理快报》A,374,29,2925-2931(2010)·Zbl 1237.94079号 ·doi:10.1016/j.physleta.2010.05.024
[30] 穆图库马尔,P。;Balasubramaniam,P。;Ratnavelu,K.,分数阶混沌系统同步的滑模控制设计及其在新密码系统中的应用,国际动力学与控制杂志,5,1,115-123(2017)·doi:10.1007/s40435-015-0169-y
[31] Ni,J。;刘,L。;刘,C。;胡,X.,无抖振时标分离滑模控制设计及其在电力系统混沌抑制中的应用,工程数学问题,2016,5943934(2016)·Zbl 1400.93109号 ·doi:10.1155/2016/5943934
[32] Ni,J。;刘,L。;刘,C。;胡,X.,分数阶混沌系统的分数阶定时非奇异终端滑模同步与控制,非线性动力学,89,3,2065-2083(2017)·Zbl 1375.34010号 ·doi:10.1007/s11071-017-3570-6
[33] Ni,J。;刘,L。;刘,C。;胡,X。;Shen,T.,电力系统混沌振荡的固定时间动态表面高阶滑模控制,非线性动力学,86,1,401-420(2016)·Zbl 1349.93159号 ·doi:10.1007/s11071-016-2897-8
[34] 诺沃塞尔,L。;Šišul,G。;伊利奇。;Boíek,J.,使用混沌扩频序列增强LR-WPAN扩频系统的性能,AEU-国际电子与通信杂志,118153131(2020)·doi:10.1016/j.aeu.2020.153131
[35] Ott,E。;格雷博吉,C。;Yorke,J.A.,《控制混乱》,《物理评论快报》,64,11,1196-1199(1990)·Zbl 0964.37501号 ·doi:10.1103/PhysRevLett.64.1196
[36] 瓦纳斯,A。;奥迪巴特,Z。;北沙瓦菲。;Alsadei,A。;Ahmad,B.,一般二次离散系统的通用混沌同步控制律,应用数学建模,45,636-641(2017)·Zbl 1446.93051号 ·doi:10.1016/j.apm.2017.01.012
[37] 巴普,C.S。;弗洛雷斯,B.C。;Debroux,P.S。;Verdin,B。;Boehm,J.,使用混沌AM和混沌FM波形的双基地雷达同步,IET雷达,声纳与导航,11,1,90-97(2017)·doi:10.1049/iet-rsn.2016.0043
[38] 佩科拉,L.M。;Carroll,T.L.,《混沌系统中的同步》,《物理评论快报》,64,8,821-824(1990)·Zbl 0938.37019号 ·doi:10.1103/PhysRevLett.64.821
[39] Polyakov,A。;Poznyak,A.,通过Lyapunov函数设计实现“超扭曲”二阶滑模控制器的到达时间估计,IEEE自动控制汇刊,54,8,1951-1955(2009)·Zbl 1367.93127号 ·doi:10.1109/TAC.2009.2023781
[40] Pourmahmood,M。;Khanmohammadi,S。;Alizadeh,G.,使用鲁棒自适应滑模控制器同步两个未知参数的不同不确定混沌系统,非线性科学与数值模拟中的通信,16,7,2853-2868(2011)·Zbl 1221.93131号 ·doi:10.1016/j.cnsns.2010.09.038
[41] Quyen,N.X。;Van Yem,V。;Duong,T.Q.,相位编码载波和扩频因子均基于混沌变化的扩频通信系统的设计与分析,IET通信,9,12,1466-1473(2015)·doi:10.1049/iet-com.2014.0907
[42] 拉巴,K。;Ladaci,S.,用于同步受扰分数阶混沌系统、电路、系统和信号处理的分数自适应滑模控制配置,39,3,1244-1264(2020)·doi:10.1007/s00034-019-01205-y
[43] Shiravani,F。;Shafiei,M.,《通过滑模控制和扰动观测器实现鲁棒输出调节:在强制范德波尔混沌振荡器中的应用》,《动态系统、测量和控制杂志》,139,9(2017)·数字对象标识代码:10.1115/1.4036235
[44] 舒,X。;Wang,H。;Yang,X.先生。;Wang,J.,数字水声通信的混沌调制和性能分析,应用声学,105,200-208(2016)·doi:10.1016/j.apacoust.2015.12.017
[45] 斯普洛特,J。;Li,C.,评论“如何在耦合动力系统中获得极端多稳态”,《物理评论》E,89,6,066901(2014)·doi:10.1103/PhysRevE.89.066901
[46] Sun,J。;Wu,Y。;崔,G。;Wang,Y.,通过滑模控制实现三个未知参数复变量混沌系统的有限时间实组合同步,非线性动力学,88,3,1677-1690(2017)·Zbl 1380.34097号 ·doi:10.1007/s11071-017-3338-z
[47] 唐毅,刚性机器人的终端滑模控制,Automatica,34,1,51-56(1998)·Zbl 0908.93042号 ·doi:10.1016/S0005-1098(97)00174-X
[48] Thakur,S。;辛格,A。;库马尔,B。;Ghrera,S.,通过汉明码和混沌加密改进的基于DWT-SVD的医学图像水印,VLSI、通信和信号处理的进展,897-905(2020),Springer
[49] Thein,N.、Nugroho,H.A.、Adji,T.B.和Mustika,I.W.(2017年11月29日至12月1日)。普通和混沌图像加密方案的性能比较研究。2017年高级计算与应用国际会议(ACOMP),越南胡志明市。电气与电子工程师协会。
[50] Tran,X.-T.公司。;Oh,H.,有限时间内同步扰动Genesio-Tesi系统的新型连续高阶滑模控制器,富兰克林研究所杂志,357,6,3451-3468(2020)·兹比尔1437.93014 ·doi:10.1016/j.jfranklin.2019.12.037
[51] Utkin,V.I.,《控制和优化中的滑动模式》(2013),施普林格科技与商业媒体
[52] Wang,H。;Ye,J.-M。;Miao,Z.H。;Jonckheere,E.A.,时滞混沌系统的鲁棒有限时间混沌同步及其在安全通信中的应用,测量与控制研究所学报,40,4,1177-1187(2018)·doi:10.1177/0142331216678311
[53] Wang,L。;宋,H。;Liu,P.,一种使用两个复杂混沌系统的新型混合彩色图像加密算法,工程中的光学和激光,77118-125(2016)·doi:10.1016/j.optlaseng.2015.07.015
[54] 谢义勇。;李,C。;于斯。;Lü,J.,关于Fridrich混沌图像加密方案的密码分析,信号处理,132,150-154(2017)·doi:10.1016/j.sigpro.2016.10.002
[55] Yang,H。;Tang,W.K。;陈,G。;Jiang,G.-P.,《多载波混沌键控:系统设计和性能分析》,IEEE电路与系统汇刊I:常规论文,64,8,2182-2194(2017)·doi:10.1109/TCSI.2017.2685344
[56] Yu,W.,基于CLF的三维混沌系统的有限时间镇定,《物理快报》A,374,30,3021-3024(2010)·Zbl 1237.34093号 ·doi:10.1016/j.physleta.2010.05.040
[57] 张杰。;刘,X。;夏,Y。;左,Z。;Wang,Y.,基于扰动观测器的不匹配扰动系统积分滑模控制,IEEE工业电子学报,63,11,7040-7048(2016)·doi:10.1109/TIE.2016.2583999
[58] Zhang,L.,Chen,Z.,Rao,W.,&Wu,Z.(2020年)。高效安全的基于非相干OFDM的重叠混沌芯片位置偏移键控系统:设计与性能分析。IEEE电路与系统汇刊I:常规论文,67(1),309-321。doi:10.10109/TCSI.2019.2948789
[59] 周,L。;Tan,F.,基于双层和多重复杂网络同步的混沌安全通信方案,非线性动力学,96,2,869-883(2019)·Zbl 1437.94080号 ·doi:10.1007/s11071-019-04828-7
[60] 周,Y。;Wang,Z.,基于最优积分滑模流形的具有输入延迟的两轮倒立摆鲁棒运动控制,非线性动力学,85,3,2065-2074(2016)·doi:10.1007/s11071-016-2811-4
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