混沌是指在确定性非线性系统中出现的类似随机的行为,混沌运动的动力学特性可用来描述和量化许多复杂现象,混沌信号具有遍历性、非周期、连续宽带频谱、似噪声的特性,特别适合于保密通信领域。混沌同步的实现为混沌保密通信提供了理论基础,使得混沌同步及其应用研究成为当代相关学科的研究热点。本论文对超混沌同步及其在保密通信中的应用进行了深入研究,主要内容如下:首先,系统地论述了混沌同步及其应用的研究现状,重点研究了驱动-响应混沌同步、基于反馈方法的混沌同步和基于状态观测器方法的混沌同步,采用这三种方法设计了三种同步方案,并对三种方案进行数值仿真分析,可以看到基于状态观测器方法的混沌同步方案具有一定的优越性。超混沌系统的特性使其更适合应用于数字保密通信领域,接下来,设计了一种基于状态观测器方法的超混沌同步方案,并通过数值仿真验证了该方案的正确性及实现混沌同步的有效性。其次,对混沌掩盖、混沌参数调制、混沌键控和混沌扩频进行理论分析,设计了一种基于状态观测器方法的混沌掩盖方案,通过数值仿真,验证了该方案的有效性。并针对传统的混沌掩盖技术存在的不足,设计了一种基于状态观测器的超混沌同步保密通信方案,通过理论推导及数值仿真实验得出,这是一种有效的保密通信方案,且保密性较高。