Введение.............................................................................................................. 6
1 ОСОБЕННОСТИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО И КОМПЬЮТЕРНОГО
МОДЕЛИРОВАНИЯ ГЕНЕРАТОРОВ ХАОТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ............. 17
1.1 Роль генераторов хаотических сигналов при создании хаотических
систем связи............................................................................................................... 17
1.2 Особенности моделирования систем, использующих
хаотические сигналы................................................................................................. 20
1.2.1 Системы связи на основе хаотической маскировки.......................... 23
1.2.2 Системы связи на основе переключения хаотических режимов ..... 24
1.2.3 Системы связи на основе модуляции параметра бифуркации......... 26
1.2.4 Некогерентные хаотические системы связи ...................................... 28
1.2.5 Требования к моделям генераторов хаотических колебаний в
когерентных ХСС...................................................................................................... 30
1.2.6 Способы оценки характеристик хаотических систем связи............. 32
1.3 Математическое и компьютерное моделирование при модельориентированном проектировании хаотических систем связи............................ 35
1.3.1 Модель-ориентированное проектирование систем, использующих
хаотические сигналы................................................................................................. 35
1.3.2 Исследовательское проектирование как перспективный способ
разработки наукоемких изделий.............................................................................. 38
1.3.3 Методика модель-ориентированного проектирования хаотических
систем ................................................................................................................. 41
1.4 Выводы по главе. Постановка задачи исследования........................... 43
2 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ГЕНЕРАТОРОВ ХАОТИЧЕСКИХ
КОЛЕБАНИЙ НА ОСНОВЕ КОНЕЧНО-РАЗНОСТНЫХ СХЕМ С
УПРАВЛЯЕМОЙ СИММЕТРИЕЙ ......................................................................... 46
3
2.1 Численные методы интегрирования с управляемой симметрией...... 47
2.1.1 Полуявные численные методы интегрирования ............................... 48
2.1.2 Оценка адекватности конечно-разностных моделей хаотических
систем, полученных полуявными методами интегрирования.............................. 50
2.1.3 Управление симметрией фазового пространства дискретных моделей
генераторов хаотических сигналов ......................................................................... 55
2.1.4 Области устойчивости полуявного метода интегрирования............ 57
2.2 Способы синхронизации хаотических динамических систем ........... 61
2.3 Оптимизация параметров синхронизации дискретных хаотических
систем, полученных полуявными численными методами интегрирования ....... 63
2.3.1 Процедура оптимизации параметров синхронизации ...................... 63
2.4 Способ модуляции хаотических сигналов на основе управления
коэффициентом симметрии...................................................................................... 65
2.5 Синтез конечно-разностных схем генераторов хаотических сигналов66
2.5.1 Дискретные модели генераторов хаоса на основе диссипативной
хаотической системы................................................................................................ 67
2.5.2 Дискретные модели генераторов хаотических колебаний на основе
консервативных хаотических систем...................................................................... 68
2.6 Выводы по главе ..................................................................................... 70
3 КОМПЛЕКС ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ МОДЕЛИРОВАНИЯ И
ОЦЕНКИ ХАРАКТЕРИСТИК ХАОТИЧЕСКИХ СИСТЕМ................................ 72
3.1 Имитационная модель хаотической системы связи............................ 73
3.2 Оптимизации параметров синхронизации для задач хаотических
систем связи............................................................................................................... 77
3.3 Виртуальный прибор для оценки потенциальной скорости
передачи данных........................................................................................................ 79
4
3.4 Сохранение хаотического режима колебаний при изменении симметрии
в дискретных моделях, полученных полуявными численными методами......... 80
3.5 Алгоритмы оценки различимости сигналов при модуляции для
хаотических систем связи......................................................................................... 82
3.5.1 Методы спектрального анализа........................................................... 83
3.5.2 Методы рекуррентного анализа .......................................................... 85
3.5.3 Метод численных возвратных преобразований ................................ 87
3.6 Программные средства оценки различимости сигналов .................... 92
3.6.1 Программная реализация алгоритма спектрального анализа .......... 92
3.6.2 Виртуальный прибор рекуррентного анализа ................................... 93
3.6.3 Программная реализация численных возвратных преобразований 93
3.7 Метрика различимость-помехоустойчивость как инструмент анализа
моделей хаотических систем связи ......................................................................... 95
3.8 Виртуальный прибор для оценки помехозащищенности канала связи и
построения плоскости COVERTY-BER.................................................................. 96
3.9 Выводы по главе ..................................................................................... 97
4 Экспериментальная оценка разработанных средств моделирования
хаотических систем связи......................................................................................... 99
4.1 Тестовая среда для постановки вычислительных экспериментов... 101
4.1.1 Применение конечно-разностных моделей генераторов хаотических
колебаний в хаотических системах связи............................................................. 103
4.1.2 Исполняемые модели генераторов и приемников хаотических
сигналов ............................................................................................................... 105
4.2 Оценка характеристик модели хаотической системы связи,
использующей генераторы сигналов с управляемой симметрией..................... 110
4.3 Оптимизация параметров синхронизации в моделях хаотических систем
связи ................................................................................................................. 115
5
4.4 Исследование и оценка пропускной способности канала в моделях
хаотических систем связи....................................................................................... 120
4.5 Исследование свойств моделируемой ХСС с точки зрения
помехозащищенности ............................................................................................. 122
4.6 Анализ разработанных инструментов оценки различимости
сигналов ................................................................................................................. 125
4.6.1 Спектральный анализ......................................................................... 126
4.6.2 Рекуррентный анализ.......................................................................... 127
4.6.3 Экспериментальная оценка средств анализа на основе численных
возвратных преобразований................................................................................... 129
4.6.4 Сравнение метрик оценки различимости сигналов хаотических
систем связи............................................................................................................. 131
4.6.5 Сравнение способов модуляции когерентных хаотических систем
связи ............................................................................................................... 134
4.7 Плоскость COVERTY-BER как инструмент оценки помехоустойчивости
хаотических систем связи....................................................................................... 137
4.8 Выводы по главе ................................................................................... 139
Заключение...................................................................................................... 142
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ................. 146
ГЛОССАРИЙ.................................................................................................. 147
Список литературы ........................................................................................ 148
Приложение А................................................................................................. 162
Приложение Б................................................................................................. 164
