Применение мегастабильной системы с $2$-$D$ полосой скрытых хаотических аттракторов для обеспечения безопасной связи

Многие реальные динамические системы характеризуются наличием множества сосуществующих аттракторов. Это свойство систем называется мультистабильностью. В мультистабильных системах может произойти внезапный переход к нежелательным или неизвестным аттракторам. Такой переход может привести к катастрофическим событиям. Оказалось, что мультистабильность также связана с возникновением непредсказуемых аттракторов, которые называются скрытыми аттракторами. Одной из определяющих причин изучения мультистабильных хаотических систем с различными характеристиками является широкий спектр их потенциальных инженерных приложений – синхронизация приемника и передатчика, маскировка и восстановление сообщений, фильтрация шумов, восстановление информационных сигналов, а также разработка алгоритмов кодирования декодирования, позволяющих представить произвольное цифровое сообщение через символическую динамику хаотической системы.
В статье предложена не только математическая модель схемы безопасной коммуникации, основанная на адаптивной синхронизации между парой идентичных мегастабильных систем с $2$-$D$ полосой скрытых хаотических аттракторов, но и ее численное моделирование с использованием среды MATLAB & Simulink. Использование синхронизации в системах связи имеет фундаментальное значение, поскольку она заставляет системы одновременно производить одинаковые выходные данные и, в свою очередь, приводит к точному восстановлению информационных сигналов. Между тем, на стороне получателя информация может быть успешно восстановлена с помощью адаптивной техники. Представленный метод является устойчивым по отношению к различным уровням аддитивного белого гауссова шума. Схема, используемая для синхронизации, позволила преодолеть известные трудности, представленные в работах ряда специалистов, возникающие в задаче синхронизации в случае мультиустойчивости и сосуществования скрытых колебаний, при неправильном выборе формы управляющего сигнала.
Численное моделирование проводится для проверки осуществимости предложенной синхронизации и повышения производительности метода шифрования с точки зрения гистограммы, устойчивости к шуму и визуальной незаметности. В качестве тестовых примеров рассматриваются три типа замаскированных сообщений (текст, изображение в градациях серого и аудиосигнал).