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混沌是非线性确定性系统产生的一种类似随机的现象,广泛地存在于各种非线性系统之中。由于混沌表现出的非周期,宽频谱和对初始值非常敏感的特性,使得其产生的伪噪声(PN)序列性能优良,具随机性与长周期特性,适合于保密通信以及扩频码的产生。本文基于FPGA技术,在分析一个新的连续超混沌系统基础上,将混沌系统的各状态值抽位量化,得出PN序列,并对得到的PN序列进行随机性FIPS性能分析,结果表明该PN序列通过测试,在实际工程应用具有一定的价值。然后进行了几种成熟的混沌系统FIPS性能指标的分析比较,得出了相对于某种特定测试,哪个混沌系统的测试结果较为理想的结论。最后提出了PN序列发生器的可行性原理。
本文的主要工作有:
(1)通过Altera公司开发的DSPBuilder工具,构建多种混沌系统,再下载到FPGA芯片转化成VHDL语言,从而节省了硬件实现混沌的时间,使批量研究混沌系统及混沌PN序列成为可能。
(2)构造了一个新的Lu超混沌系统,并分析了其对称性,平衡点及稳定性,耗散性,吸引子相图,Lyapunov指数谱和分岔图等特性并构造了对应电路。
(3)利用FPGA数字技术得到该混沌的PN序列,并对该PN序列的FIPS各项指标进行了细致分析,得出其具有良好的随机性能,为工程实现提供了理论依据。
(4)对Lorenz,Chen,Lu,Sproott这四类经典混沌系统的数字PN序列性能进行了综合分析,得出:对于频率测试和串列测试,Lorenz系统的效果较好,而对于Poker测试和游程测试,Lu系统的效果更好,最后对于自相关测试,四个混沌系统则相差无几。
(5)在分析众多混沌系统的基础上,提出了PN序列发生器的原理和可行性。