正版新书--混沌同步控制方法及在保密通信中的应用 任涛,井元伟,姜囡 机械工业出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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任涛，井元伟，姜囡 著

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• 同步控制
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• 机械工业出版社

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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

书名：混沌同步控制方法及在保密通信中的应用

定价：49.00元

作者：任涛,井元伟,姜囡

出版社：机械工业出版社

出版日期：2015-03-01

ISBN：9787111493877

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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近几年，混沌控制在工程技术上表现出了重大的研究价值和很好的应用前景，混沌同步控制及在保密通信中的应用问题已经引起了国际上非线性动力系统和工程控制专家的极大关注，成为非线性科学研究的热点之一。本书总结了作者及其团队近几年来对混沌同步控制方法及其在保密通信中的应用的研究成果，并对近年来混沌同步控制学术界的研究现状进行了客观的总结与回顾，列举了作者部分重要的创新性研究成果。本书可供理工类大学教师和研究生参考，也可供自然科学和工程技术领域中的研究人员参考。

目录

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序
前言
章绪论1
1.1混沌系统概述1
1.1.1混沌系统的发展1
1.1.2混沌系统的定义3
1.1.3混沌系统的判断方法4
1.1.4几种典型的混沌系统8
1.2混沌控制16
1.2.1混沌控制分类16
1.2.2混沌同步控制19
1.3混沌保密通信21
1.3.1混沌应用于保密通信的优势21
1.3.2基于同步的混沌保密通信方法23
1.4混沌同步理论及应用展望25
第2章混沌系统的旋转同步28
2.1引言28
2.2Lorenz混沌系统旋转同步控制28
2.3混沌系统时变旋转同步控制31
2.4本章小结35
第3章混沌系统的双向有限时同步36
3.1引言36
3.2混沌系统的有限时同步控制37
3.2.1非线性有限时同步控制方法研究37
3.2.2改进的有限时同步控制方法研究40
3.3混沌系统的双向同步控制41
3.3.1双向混沌同步控制方法研究41
3.3.2双向广义投影同步控制方法研究45
3.4混沌系统的双向有限时同步控制48
3.5本章小结50
第4章混沌系统的采样同步51
4.1引言51
4.2基于零输入策略的采样混沌系统同步控制55
4.3基于零输入策略的时延混沌系统同步控制61
4.4基于零输入策略的采样混沌系统同步控制65
4.5基于保持输入策略的采样混沌系统同步控制73
4.6本章小结78
第5章混沌系统的鲁棒同步80
5.1引言80
5.2状态时延混沌系统鲁棒同步控制81
5.3输入时延混沌系统鲁棒同步控制84
5.4采样混沌系统鲁棒H∞同步控制85
5.5采样时滞混沌系统鲁棒同步控制90
5.6基于坏扰动的采样混沌系统鲁棒同步控制94
5.7本章小结99
第6章混沌系统的容错同步100
6.1引言100
6.2带有系统故障的混沌系统容错同步控制106
6.3带有控制器故障的混沌系统采样容错同步控制112
6.3.1基于离散化方法的容错同步控制方法研究112
6.3.2基于输入时滞法的容错同步控制方法研究117
6.3.3带有不确定项的混沌系统容错同步控制方法研究121
6.4混沌系统的非脆弱容错同步控制127
6.4.1采样混沌系统非脆弱容错同步控制方法研究127
6.4.2状态时延混沌系统非脆弱容错同步控制方法研究134
6.5本章小结136
第7章混沌保密通信电路的实现138
7.1引言138
7.2混沌系统的电路实现139
7.2.1搭建混沌系统的基本电路139
7.2.2Lorenz混沌系统的电路实现142
7.3有线语音混沌保密通信电路的设计与实现148
7.3.1同步方案的设计及数值仿真148
7.3.2保密通信电路的设计及实现150
7.4无线语音混沌保密通信电路的设计与实现152
7.4.1同步方案的设计及数值仿真152
7.4.2保密通信电路的设计及实现155
7.5本章小结157
参考文献159

作者介绍

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文摘

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序言

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《非线性系统与混沌同步理论研究进展》 内容概述： 本书系统地梳理了非线性系统理论的发展脉络，深入探讨了混沌现象的产生机理、特征及其在各种复杂系统中的表现。在此基础上，本书聚焦于混沌同步这一关键控制理论，详细阐述了多种混沌同步方法的设计原理、数学模型、仿真分析及实验验证。内容涵盖了从理论基础到实际应用的各个层面，旨在为读者提供一个全面、深入的混沌同步控制知识体系。 第一章：非线性系统的基本概念与分析方法 本章将从混沌同步研究的基础出发，首先介绍非线性系统的基本定义、分类及其与线性系统的本质区别。我们将回顾经典非线性动力学理论，包括吸引子、分岔、奇异性等核心概念，并通过生动的案例分析，帮助读者理解混沌系统为何会展现出如此复杂的行为。 1.1 非线性系统的定义与特性： 区分线性与非线性系统的数学描述，探讨非线性系统固有的复杂性、不可预测性以及对初始条件的高度敏感性。 1.2 经典非线性动力学模型： 介绍Lorenz、Rössler、Duffing等典型混沌系统的数学模型，分析其动力学特性，如蝴蝶效应、奇怪吸引子等。 1.3 非线性系统分析工具： 介绍相空间重构、Lyapunov指数计算、关联维度估算等用于分析非线性系统和识别混沌行为的关键技术。 1.4 分岔理论与混沌的产生： 详细阐述各种分岔（如鞍结分岔、Hopf分岔、倍周期分岔）如何导致系统从周期运动或稳态进入混沌状态。 1.5 混沌系统的特性分析： 深入剖析混沌系统的内在特征，包括确定性、伪随机性、拓扑混合性、敏感性等，并探讨这些特性在不同领域中的意义。 第二章：混沌同步的基本原理与分类 混沌同步是混沌动力学研究中的一个重要分支，其核心思想是通过特定的控制策略，使得两个（或多个）独立的、但具有相同或相似动力学特性的混沌系统，其状态变量能够随着时间的推移趋于一致。本章将深入剖析混沌同步的数学基础，并对主流的同步方法进行分类与比较。 2.1 混沌同步的定义与意义： 明确混沌同步的概念，阐述其在信息传输、信号处理、模式识别等领域的重要应用价值。 2.2 同步方程的构建： 讲解如何通过主系统（驱动系统）和从系统（响应系统）的状态变量来构建同步方程，以及同步误差的定义。 2.3 同步的数学条件： 探讨保证同步收敛的数学条件，如Lyapunov稳定性理论在同步分析中的应用。 2.4 混沌同步的主要分类： 2.4.1 完全同步 (Complete Synchronization, CS)： 介绍主从系统所有状态变量完全一致的同步模式，是研究最为广泛的同步类型。 2.4.2 反同步 (Anti-Synchronization, AS)： 探讨主从系统状态变量呈相反关系同步的模式，具有特殊的应用前景。 2.4.3 部分同步 (Partial Synchronization, PS)： 分析主从系统部分状态变量同步，部分状态变量不同步的模式。 2.4.4 广义同步 (Generalized Synchronization, GS)： 介绍主从系统状态变量之间存在一个函数映射关系的同步模式，涵盖了更广泛的同步类型。 2.4.5 记忆同步 (Lag Synchronization, LS)： 讲解主从系统状态变量存在时间延迟的同步模式，适用于处理具有时间延迟的物理系统。 2.5 同步化速度与收敛性分析： 讨论影响同步速度的因素，以及如何通过Lyapunov指数等工具来量化和评估同步的收敛性。 第三章：主流混沌同步方法的理论分析与设计 本章将详细介绍并推导各种经典的、以及近年来发展起来的混沌同步控制方法。我们将从理论层面阐述每种方法的数学原理、控制律的设计，并辅以仿真实例进行说明。 3.1 反馈控制同步法： 3.1.1 线性反馈控制： 介绍最基础的线性反馈控制器如何实现混沌同步，分析其优点与局限性。 3.1.2 非线性反馈控制： 探讨更复杂的非线性反馈控制器，如何利用系统的非线性特性来增强同步效果。 3.2 响应系统设计法： 3.2.1 注入式同步 (Impulsive Synchronization)： 分析通过周期性注入信号来实现同步的方法。 3.2.2 耦合同步 (Coupled Synchronization)： 介绍通过在主从系统之间建立耦合项来实现同步的策略。 3.3 开环控制同步法： 3.3.1 鲁棒同步 (Robust Synchronization)： 探讨在存在噪声或参数不确定性时，如何实现稳定的同步。 3.3.2 自适应同步 (Adaptive Synchronization)： 介绍当系统参数未知或时变时，如何设计自适应控制器实现同步。 3.3.3 扩张状态观测器 (Extended State Observer, ESO) 与其应用： 详细阐述ESO原理，及其在混沌系统状态估计和同步控制中的应用。 3.4 基于模型降阶的同步方法： 探讨如何简化复杂混沌系统模型，并在此基础上设计高效的同步控制器。 3.5 基于滑模控制的同步方法： 介绍滑模控制在混沌同步中的应用，其对参数变化和外部扰动的鲁棒性。 3.6 基于神经网络的同步方法： 探讨利用神经网络的自学习能力来设计同步控制器。 3.7 协同同步 (Master-Slave Synchronization) 与分布式同步 (Distributed Synchronization)： 介绍更复杂的网络结构下的同步模式。 3.8 针对特定混沌系统的同步技术： 针对不同类型的混沌系统（如高维混沌、离散混沌等），介绍相应的同步方法。 第四章：混沌同步理论的实验验证与实现 理论研究是基础，但混沌同步方法的有效性最终需要通过实验来验证。本章将探讨混沌同步在实际系统中的实现途径，包括硬件设计、实验流程及结果分析。 4.1 实验平台搭建： 介绍用于验证混沌同步方法的常用实验平台，如基于模拟电路、数字信号处理器 (DSP)、FPGA等的实现。 4.2 实验系统设计： 4.2.1 模拟电路实现： 介绍如何利用运算放大器、电阻、电容等模拟元器件搭建混沌电路，并实现同步控制。 4.2.2 数字实现： 探讨基于微控制器或DSP的数字实现方法，包括离散化处理、数值积分算法等。 4.2.3 现场可编程门阵列 (FPGA) 实现： 分析FPGA的高并行处理能力如何加速混沌同步的计算与实现。 4.3 实验流程设计： 详细描述实验的步骤，包括系统参数设置、信号采集、同步误差监测等。 4.4 实验结果分析与讨论： 4.4.1 同步误差的实时测量与评估： 如何量化同步的精确度和收敛速度。 4.4.2 噪声与参数不确定性对同步的影响： 实验中如何考虑实际条件的限制。 4.4.3 不同同步方法的性能比较： 在实验层面比较各种方法的优劣。 4.5 案例研究： 选取一到两个具体的混沌系统（如 Chua电路、Lorenz系统等），展示其完整的实验验证过程。 第五章：混沌同步在保密通信中的应用（本章内容将侧重于理论层面，不涉及具体保密通信系统的实现细节） 混沌同步因其独特的“混沌”特性，在保密通信领域展现出巨大的应用潜力。本章将深入探讨混沌同步作为一种加密或解密机制的原理，以及其在信息安全方面的优势和挑战。 5.1 混沌信号的特性与保密通信的需求： 5.1.1 混沌信号的复杂性与不可预测性： 阐述混沌信号的伪随机性和高度敏感性如何成为加密的良好基础。 5.1.2 保密通信的基本要求： 强调信息传输的保密性、完整性、身份认证等。 5.2 基于混沌同步的加密原理： 5.2.1 主从系统同步作为解密过程： 详细解释如何利用同步系统从接收到的混沌信号中恢复出原始信息。 5.2.2 密钥的生成与分发： 探讨在混沌同步系统中，如何生成和管理密钥（如初值、参数等）。 5.2.3 信号调制与解调： 介绍如何将信息信号叠加到混沌载波上进行传输，以及如何通过同步机制进行解调。 5.3 混沌同步加密方案的分类与分析： 5.3.1 基于信号加扰的加密： 介绍如何将信息信号与混沌信号进行某种运算（如加、乘等）实现加密。 5.3.2 基于主从系统同步的加密： 详细分析将同步过程作为信息解码核心的方案。 5.3.3 不同同步模式在加密中的应用： 探讨完全同步、反同步等不同同步模式如何影响加密效果。 5.4 混沌同步加密的优势： 5.4.1 高保密性： 混沌信号的复杂性使得窃听者难以恢复信息。 5.4.2 速度快： 混沌系统的迭代更新速度快，有利于实现高速通信。 5.4.3 较低的硬件实现复杂度： 相较于一些复杂的公钥加密算法，混沌加密在硬件实现上可能更具优势。 5.5 混沌同步加密面临的挑战与对策： 5.5.1 参数估计与攻击： 分析窃听者可能通过估计系统参数来破解密码的风险，以及如何设计鲁棒的同步方法来应对。 5.5.2 噪声干扰对解密的影响： 探讨信道噪声如何影响同步精度，进而影响信息恢复质量。 5.5.3 密钥空间与安全性评估： 讨论混沌加密的密钥空间大小，以及如何进行严格的安全性评估。 5.5.4 标准化与互操作性问题： 提及混沌加密在标准化方面仍需努力。 5.6 混沌同步在其他信息安全领域的潜在应用： 简要提及在信息隐藏、伪随机数生成等方面的应用可能性。 结论与展望： 本书对非线性系统与混沌同步理论及其在保密通信中的应用进行了系统而深入的探讨。通过对理论模型的严谨分析、多种控制方法的详尽阐述，以及对实验验证的深入解读，读者可以全面掌握混沌同步的核心技术。虽然混沌同步在保密通信领域展现出诱人的前景，但其安全性的数学证明、抵抗各类攻击的能力以及标准化进程仍是未来研究的重要方向。本书的出版旨在为该领域的研究者、工程师和学生提供一份有价值的参考资料，并激发更多关于非线性系统与混沌同步控制的创新性研究。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图表质量绝对达到了专业出版社的水准。那些复杂的动态系统轨迹图、相平面图以及系统框图，都绘制得清晰明了，线条的粗细和颜色的搭配都经过了精心设计，使得原本抽象的数学概念变得可视化、可感知。我尤其欣赏作者在给出关键公式推导后，会紧跟着一段“物理意义阐述”的文字。比如，当推导出一个复杂的反馈增益矩阵时，作者会用通俗的语言解释这个矩阵的各个元素代表了对系统哪一部分的“约束”或“修正”，这种双管齐下的教学方式，极大地降低了读者的理解门槛。我感觉作者们在编写过程中一定投入了巨大的心血来确保每一张图表都能最大限度地服务于读者的理解，而不是单纯地堆砌数学符号。这本书的阅读体验是极佳的，它成功地架起了理论数学与实际工程应用之间的桥梁，让那些原本看似遥不可及的“混沌”概念，变得触手可及，具备了可操作性。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我原本以为这会是一本晦涩难懂的纯数学著作，毕竟涉及到“混沌同步”这种高深莫测的领域。但这本书的叙事风格出乎意料地平易近人，这可能与多位作者的协同编写有关吧。每位作者似乎都贡献了自己最擅长的部分，使得全书的知识结构既有广度又有深度。比如，有一章专门探讨了在实际的射频信道中，如何考虑时延和量化误差对混沌同步精度的影响，这部分内容非常贴近实际工程中的“信道不完美性”问题。作者们很诚实地指出了现有方法的局限性，并提出了未来可能的研究方向，这种坦诚的态度让人非常信服。它不是那种故作高深的“权威著作”，而更像是一位同行前辈带着你一步步攻克难关。对于刚接触这个方向的研究生来说，它无疑是一份极其宝贵的入门和进阶材料，因为它既提供了扎实的理论根基，又展示了前沿的工程实践。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计非常吸引人，那种深邃的蓝黑底色，配上简洁有力的白色和金色字体，一下子就抓住了我的眼球。我本来就在寻找一些关于现代控制理论与信息安全交叉领域的前沿资料，瞄到这个书名和作者阵容，立刻就决定入手了。初翻几页，感觉作者在理论基础的梳理上功力深厚，对“混沌”这一概念的引入和铺垫非常自然，没有那种生硬的教科书腔调。特别是前几章对非线性动力学系统的经典描述，虽然是基础知识，但他们的阐述角度非常新颖，让人在回顾经典的同时，又能产生新的思考。我特别欣赏作者在构建理论框架时所展现出的那种严谨又不失灵动的美感，不像有些技术书籍那样枯燥乏味，读起来反而像是在跟随一位经验丰富的导师进行深度交流。装帧质量也相当不错，纸张触感细腻，印刷清晰，即便是长时间阅读，眼睛也不会感到疲劳。这本书的整体气质，透露出一种扎实的学术底蕴和面向工程实践的实用性，这正是我所期望的。

评分☆☆☆☆☆

我最近刚好在负责一个关于增强通信系统抗干扰能力的项目，这个领域对于新兴的密码学和信号处理技术的需求日益迫切。这本书的后半部分，也就是聚焦于“保密通信中的应用”，简直是雪中送炭。它不仅仅停留在理论模型的推导上，更重要的是，作者非常详尽地讨论了如何将混沌系统的同步特性转化为实际的加密和解密过程。我尤其对其中关于“有限域内混沌序列的生成与检测”那部分印象深刻，那里的数学推导逻辑性极强，每一步的衔接都像精密的机械咬合一般严丝合缝。读完后，我立刻尝试在我的仿真环境中复现了其中的一个关键算法，效果出奇地好，其复杂度远低于传统的基于大数分解的公钥算法，但在理论安全强度上却有独特的优势。这表明作者不仅精通理论，更对当前信息安全领域的实际痛点有着深刻的洞察力。这种理论指导实践的深度，是我在其他同类书籍中较少见到的。

评分☆☆☆☆☆

作为一名长期在信号处理领域摸爬滚打的工程师，我对那些空泛的、不接地气的理论非常反感。这本书的价值在于它对“方法”二字的深刻理解。作者没有浪费笔墨在那些无关紧要的哲学思辨上，而是直奔主题，集中火力讨论如何“同步”那些“混沌”的系统。我发现书中的控制律设计部分非常精彩，尤其是那些基于Lyapunov稳定性判据的证明，看得我热血沸腾。它清晰地展示了如何设计出既能快速收敛、又能抵抗外部噪声干扰的反馈控制器。我特别对比了书中提出的某种自适应同步策略和我们团队正在使用的某种PID改进型策略，书中的方法在系统参数不完全确定的情况下，表现出了更高的鲁棒性。这本教材或者说参考书，提供了一种全新的、基于系统本质特性的安全通信框架，而不是简单地修修补补现有的加密协议。这对我后续的研发工作具有极强的指导意义。