混沌差分跳频信号发生器研究与实现

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1、摘要摘要混沌作为非线性系统中特有的运动形式，类随机性、对初值高度敏感性等特点，使其在保密通信中表现出了较好的应用前景。高效稳定的获得混沌信号是进行混沌保密通信的前提。对于形式简单并且应用广泛的Logistic．Map混沌序列信号，可在速度较慢、资源有限的MCS一51系列单片机硬件平台上实现。为此，可令Logistic．Map方程中参与迭代的(0，1)内小数，在保证一定运算有效位的情况下，与(o，65536)区间上的整数一一对应。对此区间上整数的基本运算，尽可能的采用位运算替代，以提高程序的执行速度并减少临时存储所需资源。差分跳频是一种全新概念的高速、抗干扰、宽带跳频

2、通信实现方案。G函数的设计是差分跳频通信系统的构建中最重要的问题，这直接决定系统的性能。差分跳频系统中的信息数据直接参与了跳频图案的构造过程，若对有效数据不作任何加密处理很容易被破解。对于差分跳频系统中用于加密的伪随机序列，这里将m序列与混沌数字序列(以Logistic映射为例)两者做了详细的分析比较。相比而言，混沌数字序列有更好的复杂度和相关性，而且它的周期理论上为无穷大。若单纯的使用混沌序列作为加密序列，攻击者只需与同步混沌系统即可破解，保密的效果不佳。因此，在构造差分跳频系统的G函数时，将混沌数字序列当前时刻的值与前三个时刻的值进行与、或、异或、同或等逻辑运算

3、。通过，．=5的m序列值的低四位控制这三个值的系数及运算方式。这样可得到一个具备更高的复杂度的新序列，以它对信息数据进行加密，且用m序列值的最高位值选择加密形式。为验证方案的可行性，在单片机硬件平台上，以上述的新序列作为跳频图案，锁相环为频率合成器的核心，设计并实现了跳速1000跳／秒、频点数为256、频率范围在15MHz～17．5MHz的混沌跳频信号发生器。关键词：混沌；Logistic—Map；单片机；差分跳频；G函数；锁相环广东工业大学硕士学位论文AbstractAsaspecificmovementformofnon-linearsystem，thechao

4、sclassrandomness，lli曲lysensitiveoninitialvalueandothercharacteristicsenableittoshowgoodprospectsinseCurecommunications．Hi曲lyefficientandstableobtainchaoticsignalisaprerequisiteforchaoticsecurecommunication．FortheformofsimpleandwidelyKeywords：Chaos；Logistic—Map；Mieroeontroller；Different

5、ialfrequencyhopping；Gfunction；Phase—lockedloopIII广东工业大学硕士学住论文目录摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．IAbstract．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1]【目录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．ⅣContents⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．i⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．VⅡ第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．11．1混沌学的发展历程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一11．2混沌的应用方向

6、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．21．3国内外混沌保密通信的研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31．4本文的主要研究内容及章节安排⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4第二章混沌基本理论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．62．1引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯62．2混沌的几种数学定义及判据⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．62．2．1从区间映射角度出发对混沌的定义—·己i-Yorker混沌⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯72．2．2从拓扑学角度给出的定义_D们橱ney混沌⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯82

7、．2．3混沌的判据⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯92．3混沌的主要特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．92．4通向混沌的道路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．112．4．1倍周期分岔道路—_&趣汐玎baum道路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯112．4．2准周期道路—_蚴厂分岔通向混沌⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯132．4．3阵发(间歇)混沌道路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．142．5混沌系统运动轨道的同步化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯142．5．1混沌同步的定义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯