随着网络信息技术的日益普及,保密通信已经成为信息处理与自动化控制等的关键技术之一。寻找新的保密通信算法与策略日益成为计算机科学技术、控制科学与工程、应用数学等多学科领域研究的热点。值得注意的是,利用混沌信号的性质研究保密通信算法和策略是其中的一个重要的研究方向。混沌信号具有遍历性、非周期性、连续宽带频谱、似噪声等伪随机特性,已有的研究结果表明这些特性有助于通信保密和图像加密。随着对混沌系统的深入研究,混沌系统控制同步问题的研究引起了人们的重视,其中混沌系统完全同步、广义同步、相位同步和滞后同步等的研究结果已经为混沌在保密通信中的应用奠定了必要的理论基础,目前,相关的混沌同步控制新算法与保密通信应用新方法等方面的研究仍然处于探索发展阶段,与之相关的新问题构成了多学科领域中研究的重点。本论文研究内容主要着重于连续混沌系统的形状同步控制以及形状同步控制在保密通信中应用。分别针对二维和三维连续混沌系统,采用微分几何的经典数学理论知识,利用混沌曲线的曲率设计形状同步控制器；实现驱动响应混沌系统的形状同步。利用混沌掩盖方法构造相应的混沌形状同步保密通信系统。本论文的创新工作主要体现在以下几个方面：1.二维连续混沌系统的形状同步的控制和研究：首先提出了二维连续混沌系统的驱动响应形状同步的概念。其次根据平面曲线的曲率和弧长特征设计了合适的驱动响应形状同步控制器。最后通过仿真显示了形状同步控制器的有效性：在控制器的作用下,驱动响应系统在相平面的混沌吸引子(运动的轨迹)有着相同的形状、处于不同位置。这意味着：达到形状同步的驱动响应系统只是形状相同,相对应的状态变量并不相等。2.基于二维连续混沌系统驱动响应形状同步保密通信的研究。针对二维连续混沌系统,提出了多通道保密通信系统的方案。多数情况下,保密通信系统采用在公用信道中传递的信号不仅是原始有用信号的载体同时作为驱动信号。在我们提出的方案,驱动信号和需要被掩盖的有用信号分别在不同的通道中传输。而驱动信号是经过对驱动系统的两个输出混沌信号经过复杂处理后的混沌信号,代表驱动系统混沌吸引子的形状特征变量。原始有用信号通过加法器加载在驱动系统的混沌输出上发送至接收端。接收端接收到通过加密函数加密的驱动系统的初始信息后,将已经具有和驱动系统混沌吸引子相同形状的响应系统混沌吸引子经过平移和旋转后完全重合,最终恢复出原始有用信号。仿真结果表明,原始有用信号从初始时间开始就能够达到准确的恢复,并且基于驱动响应形状同步的方法具有显著的优点,提高了系统的安全性和灵活性。多通道保密通信对噪声具有很强的鲁棒性。3.三维连续混沌系统驱动响应的形状同步的控制和研究。首先给出三维连续混沌系统的形状同步的概念。对三维连续混沌进行降维处理,得到驱动系统的三个投影系统(二维系统)。其次根据平面曲线的曲率和弧长特征分别为这三个投影系统设计合适的驱动响应形状同步控制器,实现和对应的三个响应系统的形状同步。最后通过仿真证明形状同步控制器的有效性。4.基于三维连续混沌系统驱动响应形状同步保密通信的研究。针对三维连续混沌系统,提出了两种多通道保密通信系统的方案。第一种,将需要掩盖的原始有用一维信号依次叠加在驱动系统的输出的三个混沌信号中由独立的通道发送至接收端。发送端通过信号合成器提取其中两个驱动投影系统混沌吸引子的特征变量作为驱动信号发送至接收端。接收端在控制器的作用下实现和投影系统的驱动响应形状同步。在接收到通过加密函数加密的驱动系统的初始信息后,将已经达到形状同步的两条平面曲线经过平移和旋转后完全重合,最终恢复出原始有用信号。第二种,将需要掩盖的原始有用三维信号分解成三个一维信号分别叠加在驱动系统的输出的三个混沌信号中由独立的通道发送至接收端。接收端通过信号合成器提取其中三个驱动投影系统混沌吸引子的特征变量作为驱动信号发送至接收端。在形状同步控制器的作用下实现和投影驱动系统的形状同步。在接收到通过加密函数加密的驱动系统的初始信息后,系统中的重构器重构出和驱动系统完全重合的空间曲线,最终恢复出原始有用信号。本论文受到国家自然科学基金(61273219)、广东省自然科学基金(S2013010015768)、高等学校博士学科点专项科研基金(20134420110003)等资助。