时滞广义混沌同步机理及其在视频安全通信中的研究

时滞混沌系统具有无穷维特征值和解空间，简单结构的时滞系统可以产生具有极高随机性和不可预测性的时间序列。针对常规低维混沌系统易破译，高维混沌系统结构庞大等矛盾，本项目在确保不增加系统复杂度的情况下，引入具有函数变换关系的广义同步思想，设计密钥空间大且不对称结构的广义混沌同步系统。探索构造时滞广义混沌同步系统的理论方法，利用lyapunov渐近稳定性理论研究分析系统同步稳定性，揭示其丰富的非线性动力学行为特征。设计产生多涡卷多翼吸引子的时滞广义混沌同步的数字电路，并对参数失配、噪声干扰、信道失真、数据截断、变迟滞等可能引起的误差进行电路补偿与反馈算法控制。同时探索产生时滞反向同步的条件和稳定性问题，设计具有数据源校验证功效，基于H.264标准的视频流实时安全通信策略。本课题的研究将扩展非线性动力学理论在信息安全领域应用，为多媒体保密通信和时滞控制等研究提供新的理论依据和实验结果。

具有简单结构的时滞系统可以产生具有极高随机性和不可预测性的时间系列，本研究利用增强序列可产生更大扩散及混淆效应特点，在视频保密通信中具有重要实际意义和应用价值。具体取得的主要成果：.1、本项目在确保不增加系统复杂度的情况下，构建含多变量的传递函数通用模型，研究产生广义混沌同步的稳定性条件，设计了异构超混沌同步和自适应广义投影同步系统，并用数值计算与电路仿真验证和同步系统实现的可行性和准确性；.2、研究含非线性项的时滞响应系统，构建了时变问题解析的新型的非线线动力学模型，采用传统梯度模型求解Lyapunov矩阵方程的改进模型，理论证明了时滞扰动Lorenz系统稳定性机理，并用同步电路验证实现；.3、基于DSP Builder技术设计了抗微扰、容变迟和具有失真补偿的时滞广义数字电路，实现了高维可切换混沌系统设计与电路仿真。由于分数阶混沌系统具有更宽广和灵活多变的阶数取值，本项目还在异分数阶混沌系统构造及其多元电路仿真进行了有效可行的研究；.4、研究控制关键帧选择的H.264熵编码加密算法，结合混沌序列加密关键帧数据来保证视频信息的安全性，与熵编码加密算法相比，加密数据平均减少数据量约为39.78%。同时通过自适应阈值的多纹理方向选择对H.264标准的视频流错误进行隐藏和恢复，以确保视频通信的实时性和安全性；.5、本项目在混沌非线性动力学和密码学研究基础上，拓展研究了耦合混沌振子非线性动力学机理及其同步控制，分析了一维链中、环中梯度耦合对振子振幅死亡的影响，以及耦合系统振子参数空间排列振幅死亡的动力学机理；.6、考虑到细胞神经网络模型具备处理单元之间的连接局部性、强实时以及连续处理能力等类似的动力学性质，研究了时滞细胞神经网络(CNN)稳定性及异结构CNN在保密通信中的应用；.7、在H.264/AVC的视频帧内快速选择和高精度运动估计，基于混沌粒子群和模糊聚类实现了图像分割算法，基于纹理特征的H.264/AVC帧内预测模式快速选择等方面也进行了较广泛和深入的研究； .8、针对物联网中RFID标签时隙选择冲突问题，提出混沌序列融合的帧时隙ALOHA(FSA) 抗碰撞算法，以提高RFID系统标签的快速识别和响应，识别效率稳定在45~50%。. 本课题的研究扩展非线性动力学理论在信息安全领域应用，为多媒体保密通信和时滞控制等研究提供新的理论依据。