信息安全关乎国家安全、经济稳定以及个人隐私,混沌通信基于物理层加密的特点使其具备高安全度从而能为信息安全提供更好的保障,因而在近年来取得了飞速发展。混沌同步保密通信是混沌通信领域的重要分支,高质量同步的实现需要通信收发双方系统参数高度匹配,因此,传统混沌同步通信不仅面临同步系数较低的问题,而且增加了硬件实现的难度。储备池计算（Reservoir Computing,RC）作为一种新型的神经网络,具有良好的非线性拟合能力,成为近年来的研究热点,且已被证明可以用来预测混沌时间序列。基于此,本文提出基于储备池计算的混沌同步保密通信研究,由发送方使用混沌电路或混沌半导体激光器产生的混沌信号作为载波,采用混沌掩盖的方式获得加密信号;同时,将储备池计算作为混沌同步通信中的接收方,并利用加密信号和混沌载波对储备池进行训练,使得储备池可以根据已知加密信号来预测未知的混沌载波,实现与发送方的混沌同步,进而解密通信。通过数值仿真和实验验证对系统的同步性能及通信性能进行了研究,结果表明储备池计算可以实现高质量的混沌同步及通信。这一方法避免了传统混沌同步通信中需要收发双方参数高度匹配的难题,为混沌同步保密通信提供了新思路。本论文的主要工作及研究成果如下:（1）提出了基于储备池计算的混沌同步保密通信方法,其中,利用混沌加密信号和部分混沌载波信号对储备池进行训练,使之与发送方同步,实现了对混沌载波的预测,进而通过加密信号和同步混沌载波的直接相减解调实现了保密通信。进一步地,利用交叉预测算法降低了储备池的预测误差,消除了载波同步误差积累效应,实现了长期预测同步与通信。（2）设计了基于储备池计算的Lorenz混沌同步通信系统,仿真探究了系统内、外部参数对其同步与通信质量的影响。首先,探究了外部参数（掩盖系数、信噪比）对载波预测的归一化均方误差（Normalized Mean-Square Error,NMSE）及通信误码率（Bit Error Rate,BER）的影响,在系统满足硬判决前向纠错阈值通信标准的条件下,确定了外部参数的取值范围;其次,在此基础之上,进一步探究了内部参数（储备池节点数、泄漏率）对NMSE及BER的影响;最后,在内外部参数的共同作用下,确定了系统的最佳工作点。同时,模拟攻击者的直接线性滤波攻击,验证了系统的安全度。此外,还利用图像通信仿真实验证明了本文所述方法的可行性。研究结果表明,该系统的NMSE可达10-6量级,BER可达10-8量级,直接线性滤波攻击的BER在0.5左右,证明了系统的同步质量、通信质量和安全度能够同时得以保证。（3）设计了基于储备池计算的激光混沌同步通信系统,仿真探究了系统内、外部参数对其同步与通信质量的影响。首先,探究了外部参数（掩盖系数、信噪比）对NMSE及BER的影响,在系统满足硬判决前向纠错阈值通信标准的条件下,确定了外部参数的取值范围;其次,在此基础之上,进一步探究了内部参数（储备池节点数、谱半径）对NMSE及BER的影响;最后,在内外部参数的共同作用下,确定了系统的最佳工作点。同时,模拟攻击者的直接线性滤波攻击,验证了系统的安全度。此外,还利用图像通信仿真实验证明了本文所述方法的可行性。研究结果表明该系统的NMSE可达10-4量级,BER可达10-9量级,直接线性滤波攻击的BER在0.28以上,证明了系统的同步质量、通信质量和安全度能够同时得以保证。（4）对比性研究了基于储备池计算的混沌同步保密通信的多种方案,包括交叉预测方案与无模型预测方案的对比、激活函数tanh方案和激活函数sigmoid方案的对比。研究结果表明交叉预测方案的同步保持时间和预测精度均远高于无模型预测方案、激活函数tanh方案的预测精度及通信质量均高于激活函数sigmoid方案。上述结果证明了本文所提出的基于储备池计算和交叉预测算法的混沌同步保密通信方法的优越性。此外,分别以伪随机码和图像作为有用信息,进行了200m距离的Lorenz混沌同步通信实验,实验结果与仿真结果高度一致,验证了本文所述方法的实用性。