一、项意图扼要介绍
混沌是当今国际的前沿课题，它提醒了自然界和人类社会中普遍存在的杂乱性：有序与无序的一致，确认性与概率性的一致，大大开辟了人们的视界，加深了对客观国际的知道。混沌的发现，乃是继二十世纪相对论与量子力学之后的第三次物理学大改造，这场改造正在冲击和改变着简直全部的科学和技能范畴，向咱们提出了巨大的应战。
混沌在最近20年中得到了广泛的使用，简直触及到自然科学和社会科学的各个范畴。混沌的使用可分为混沌剖析与混沌归纳。混沌剖析对由杂乱的人工和自然体系中获得的混沌信号进行剖析并寻觅混沌现象背面确实定性规矩，如混沌时刻序列的猜测等；混沌归纳则使用人工发生的混沌从混沌动力体系获得或许的功用，如人工神经网络的联想回忆功用等。
本项目根据FPGA技能进行混沌信号保密通讯渠道的规划。要点在于通讯渠道的硬件电路规划，在软件上采纳VHDL硬件描绘言语对每一部分的功用进行模块化规划，最终给出通讯保密渠道的仿真验证效果。
二、项意图内容
1、立项根据：
1.1国内外研讨现状
九十年代以来的混沌操控与同步理论技能的打破性长足展开，使得混沌理论使用于通讯体系成为或许——混沌同步通讯。1990年，美国科学家首要从理论上提出混沌操控的办法，后来简称为OGY法，同年从试验上验证了该法的可行性和有用性。继驱动—呼应式同步之后，人们又相继提出了若干种混沌同步的新办法，如祸合同步、差错反应同步、脉冲同步、键波采款式同步等。这些同步办法在保密通讯范畴中展现出宽广的使用远景。依照通讯理论，通讯体系首要应当是一个随机体系，因为关于一个确认性体系来说，它不能获取任何有用的新的信息，即信息嫡等于零，然后通讯也就失去了含义。再者，在通讯体系中，会遭到各种噪声（如高斯白噪声等）的影响，它们也表现为一种随机性。混沌同步通讯的底子原理是:使用混沌操控与同步技能对收发两头的混沌振动器（如Lorenz电路，以下简称混振）完结同步。发端混振对信息进行调制与扩频。因为混振发生的信号是混沌信号，它对信息进行调制后的调制信号是随机的。使用收端混沌对调制信号进行解调。因为收发混振完结了同步，即它们之间的状况是相对安稳的，这体现出一种确认性。收发混振完结同步后它们之间的相位联系又是相对确认的，这也是一种确认性。因而，整个混沌同步通讯体系是一个确认性与随机性共存的一致体。混沌同步通讯理论与技能是现在在国内外具有严重使用远景的前沿学科，正在起步与展开之中。混沌同步通讯具有许多传统模仿和数字通讯所无法比拟的长处，如保密性强，抗多径搅扰才能强，具有较抱负的自相关特性和互相关特性，并且混沌信号对初始条件具有高度灵敏性。使用这些特性可完结底子不受约束的大容量多址通讯技能。混沌同步通讯是二十一世纪通讯技能展开的一个重要方向之一。国际上一些闻名学者在这方面宣布了许多研讨论文。现在国内涵混沌同步通讯理论研讨、仿真剖析和试验研讨等方面也获得了一些展开。
1.2需处理的问题及展开趋势
1.需处理的问题
混沌保密通讯还有一些重要问题或值得研讨的方向，首要包括如下方面 ：
1）、混沌暗码算法及其攻击性研讨。混沌暗码学中加密算法决议着加密技能水平，任何新的混沌加密算法都是混沌保密通讯中前进保密性，抵挡截获和破解有用手法。反之，新混沌加密算法的抗攻击性研讨也是随同加密算法先进性和保密性研讨而行的，也是查验新混沌算法实用性的首要根据。
2）、混沌同步数字通讯技能，需求尽或许处理准确时钟和当即同步问题。数字混沌保密通讯研讨近几年成为热门，首要是因为其现代通讯数字化要求的迅速展开，数字通讯也能较好处理因通讯信道恶劣、搅扰等造成了通讯质量下降问题。其中之一便是通过核算机或微处理器等发生各类混沌信号用于保密通讯。但不同混沌发生渠道的时钟精度、数值精度和快速同步问题还有待进一步处理。
3）、多用户通讯与多路传达技能问题。保密通讯中完结多用户通讯和处理
多路传达技能也是现代混沌保密通讯中需求处理的问题。虽然有一些文献及研讨中获得了必定效果，但在多用户同步和传输多播上还有一些问题需求处理 。
4）、使用混沌的无线数字通讯问题。
5）、混沌广义同步通讯技能的研讨与使用。
6）、实践混沌通讯使用中提出的其他要害技能。
2.展开趋势
混沌通讯与混沌保密通讯技能是一种新式的保密通讯技能（仍处于理论研讨阶段）。通讯理论标明通讯进程首要包括号的发送，传输和接纳三个阶段，全部的通讯技能都要处理这三个阶段相应的理论与技能问题。保密通讯广泛地用于国家安全部分，军事部分，以及其他的专门范畴，当然个人通讯也要求通讯的安全性。在理论上，保密通讯能够在这三个阶段中采纳相应的技能来完结。咱们能够使用混沌学理论在通讯技能中完结保密通讯，而传统的保密通讯技能的安全性是远不及混沌保密通讯技能的。正因为混沌保密通讯的杰出的安全性，招引了许多专家来研讨混沌保密通讯，这又推进了动力体系理论的展开。因为FPGA技能它是一种彻底的硬件处理形式，而FPGA所能支撑的几种编程言语都是硬件描绘言语，只能处理数字信号，并且不能直接处理小数，这在很大程度上约束了使用FPGA来做浮点运算。现在对混沌信号的发生简直都是建立在模仿电路上或者是在 Matlab的根底上进行的。而发生混沌信号的算法都是进行的浮点运算，所以使用FPGA技能来发生混沌信号并对混沌信号进行处理是一种新的应战。
混沌作为当今引人注意图前沿课题及学术热门，不只大大拓宽了人们的视界并加深了对客观国际的知道，并且因为混沌的奇特特性，还促进人们研讨在现实日子中操控和使用混沌的办法。近年来，国际上混沌同步及混沌操控的研讨己获得了一些打破性展开，远景十分诱人。咱们彻底有理由信任，混沌的前进不只孕育着深化的科学改造，并且必定会促进社会出产力的大力展开，对人们的日子和出产发生巨大的底子性影响。
2、项目含义：
混沌学研讨对现代科学展开发生了巨大的影响。混沌学研讨从其前期探究到严重打破，以致到本世纪70年代今后构成国际性研讨热潮，其触及的范畴包括数学、物理学、化学、生物学、气象学和经济学等许多学科，其研讨的效果浸透和影响着现代科学的简直整个学科体系。混沌学的研讨揭开了现代科学展开的新篇章。混沌研讨关于现代科学的影响不只限于自然科学，并且触及到经济学、社会学、哲学及许多人文科学，能够说简直覆盖了全部学科范畴。但凡触及动力学进程的研讨范畴，大多都会发现混沌，都需求使用混沌动力学的研讨效果。在传统的经典科学范畴，若依照混沌观念从头调查，就会发现新现象，提出新问题、建立新原理：而在一些非经典科学范畴，运用混沌理论则能够解说以往无法解说的现象，能够处理向来无法处理的数据，乃至构成一批新的学科分支。混沌关于现代科学更深化的影响，首要在于在宽广的科学范畴里推翻了经典理论的一些底子假定，改变了那些范畴的研讨办法，将或许孕育成一场科学大改造。混沌学研讨还改造了经典的科学观。在混沌发现之前，人们长时刻以为确认性体系排挤随机性，随机性仅仅某些杂乱体系的特点。可是混沌研讨标明:一些彻底确认性的体系，不外加任何随机因素，初始条件也是确认的，但体系自身却会内涵的发生随机行为，并且即便是十分简略确实定体系相同具有内涵随机性。混沌提醒的随机性存在于确认性之中这一科学现实，最有力的阐明客观实体能够兼有确认性和随机性;从牛顿到爱因斯坦都以为国际在本质上是有序的，有序等于有规则，无序便是无规则，体系有序和无序是截然敌对的。这个观念几个世纪以来一向为人们所附和，可是混沌和分形的发现和研讨标明，混沌既包括有序又包括无序，混沌既不是具有周期性和其他显着对称性的有序态，也不是肯定的无序，而能够以为是必须用古怪招引子来描写的杂乱有序，是一种蕴涵在无序中的有序。
跟着核算机和各种通讯网络的日益遍及，保密通讯已成为核算机通讯、网络、使用数学、微电子等有关学科的研讨热门。70年代后期，建立在保密学根底上的现代保密通讯技能进入实用阶段，在信息时代，对信息保密的要求越来越高。密钥在保密通讯中起到要害的效果。但实践上这种密钥的长度是有限的，经典的暗码学己被研讨的许多，人们现已研讨出许多破解密文康复明文的办法，研讨新一代的通讯保密技能势在必行，混沌保密通讯因为具有优秀的保密功用应运而生。
因为混沌信号具有随机性、对初始条件的灵敏性、相似噪声和宽带功率谱密度，使得混沌信号很难被破译，即便窃听者知道是混沌信号，假如不知道电路的类型和准确的参数值（这些信息可作为密钥），也无法破译。此外，使用混沌电路完结混沌保密通讯，可用简略的电路完结底子的加密功用的一起还使得信号的频谱得以扩展。因为混沌是介于周期振动和噪声的一种杂乱振动，它不具有周期性，更适合于保密通讯，所以，混沌通讯和加密技能能习惯未来信息战的需求，是一个在21世纪大有展开远景的极富有应战性的高科技通讯范畴。
3、项意图内容及方针：
3.1项目研讨内容
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收集混沌通讯保密相关材料，如混沌的界说、动力学特性、和奇特招引子。在此根底上介绍了混沌电路的模块化通用规划办法与硬件完结。
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了解可编程门阵列（FPGA），然后深化学习FPGA硬件自身的结构和特性，以及他们的使用。
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根据FPGA渠道的Lorenz混沌招引子的发生
在FPGA渠道上完结混沌保密通讯体系的课题中，首要的使命是能够在FPGA芯片中发生契合通讯体系要求的混沌信号，即Lorenz混沌招引子。本文选用的FPGA方针板的主芯片为XILINX公司的Spartan-6系列芯片。
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根据FPGA渠道的混沌有线语音保密通讯的完结
因为之前的FPGA开发板是“裸板”，只要电源和JTAG下载口，没有外围设备，故此要使发生的混沌招引子能在示波器上显示出来，还要添加外围D/A、A/D等设备。怎么使用语音芯片内部的D/A把混沌招引子在示波器上显示出来是本文的一个要点，要完结通讯，那么通讯接口的代码编写也是本项意图一个技能问题。
本项目最大的特征在于打破曾经用模仿电路发生混沌招引子的传统办法，提出一种完结根据FPGA渠道和EDA开发工具来发生混沌招引子的新办法，并完结了语音保密通讯的软硬件规划。
3.2研讨方针
本项意图首要研讨方针是构建根据FPGA的混沌信号保密通讯渠道，为混沌体系在信息安全中的使用奠定硬件根底和供给试验根据。
4、项目可行性剖析：
4.1研讨根底
在混沌体系的硬件电路规划与完结方面做了必要的前期研讨工作。选用分立元件，规划并完结了简化一致混沌体系电路。通过调理电路中的可变电阻，调查到了该体系的极限环、叉式分岔、倍周期分岔和混沌，以及由倍周期分岔而进入混沌的路途等动力学现象。电路完结研讨标明，简化一致混沌体系具有物理可完结性，丰厚的动力学特性和理论剖析与试验效果的一致性。在硬件电路的制造进程中，把握了印刷电路板的画图技巧，了解了试验室制造PCB板的全套技能，积累了焊接和调试硬件电路的阅历。
4.2现有条件
课题组具有75m2专用研讨室1间，中档微机12台，并经专线与Internet衔接，备有仿真软件多套。逻辑剖析仪（15万）和频谱剖析仪（17万）各一台，能够展开相关科学研讨的试验室多个：（1）一个嵌入式体系试验室，出资10万，可进行FPGA 的试验与开发研讨。（2） 一个通讯原理与技能试验室，出资20万，可进行混沌体系方面的试验与功用测验。
4.3存在问题及处理办法
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从混沌保密通讯的研讨来看，其底子的问题便是选用什么样的办法将混沌信号使用于保密通讯中。混沌信号的非周期性接连宽带频谱，相似噪声的特性，使它具天然的隐蔽性。别的，混沌体系对初始值具有极端灵敏的依赖性，初始状况有细小不同的两个混沌体系阅历较短时刻后会发生两组彻底不同的、互不相关的混沌序列值。通过必定处理后的混沌信号具有十分大的周期和优秀的随机性。这使混沌信号具有长时刻不行猜测性和抗截获才能。这些特性都特别适用于保密通讯，这为混沌信号保密通讯奠定了理论根底。
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在混沌信号保密通讯体系的硬件规划与完结方面，根据分立元器件的混沌保密体系的电路规划与完结已有文献报导，而根据FPGA的混沌保密体系的硬件电路完结是困难的，现在的研讨也很少，但跟着微电子技能的展开，将混沌保密体系的数值核算程序转换成VHDL硬件描绘言语，然后下载到FPGA最小体系模块上，对构建混沌保密体系并展开在保密通讯中的使用，则不存在技能妨碍。
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综上所述，如期完结本项意图研讨内容，从理论和技能上来说没有太大的困难，此外，课题组在资金不足的条件下，已获得了一些重要展开。从理论水平、研讨才能和工作效率方面，课题组彻底有才能承当这一项目，并获得预期的研讨效果。
