在现代工程实践中,随机序列广泛地应用于信息安全、数字通信、雷达、密码学、自动控制、声学和光学测量以及数字网络系统的故障检测等领域中。随着信息技术的高速发展,对随机序列发生器提出了更高的要求,如何产生高质量、高性能的随机序列成为国内外研究机构和学者广泛关注的热门课题。混沌是非线性动力系统中一种始终限于有限区域且轨道永不重复、性态复杂的运动。由于混沌系统具有对初始状态和控制参数的极端敏感性以及宽频谱、类随机等主要特性,这为产生高性能的随机序列提供很好的研究模型。本文利用混沌来设计随机序列发生器,并对其进行了较为深入的研究,主要研究内容包括:1.归纳了随机序列的产生方法及发展过程,简单分析常见的随机序列产生方法的优缺点。介绍混沌的基本概念,并分析混沌序列与随机序列之间的联系与区别,表明混沌系统是天然的性能优良的随机序列发生器研究模型。2.对简单的一维Logistic混沌映射进行理论分析,针对其存在密钥少,不安全,易攻破的缺点,提出一种基于双Logistic映射模型产生二值随机序列的方法,并通过随机性能测试分析,表明此方法能得到性能良好的随机序列。采用VHDL语言编程完成其在现场可编程门阵列FPGA数字硬件上的设计,其数字硬件设计具有简单方便、稳定可靠、速度快等优点。最后尝试在二值图像加密上的应用,并简单分析安全性。3.对复杂的三维连续混沌系统——Chen混沌系统的输出序列进行较详细的时、频分析,针对其固有时频缺陷进行算法上处理和改进,克服了产生混沌序列的有限精度问题,能够产生出高质量的随机序列。利用Xilinx公司推出的新型设计工具——System Generator进行基于Chen系统的随机序列发生器的FPGA数字化硬件设计,该方法大大缩短了系统的开发时间,设计灵活,操作简单方便,硬件电路稳定可靠。以图像加密为例,分析其安全性,验证了该随机序列具有密钥空间大、保密性增强、抗预测性好等优点。4.因超混沌至少有两个正的李雅谱诺夫指数,使得其动力学行为十分复杂,随机性很强,所以利用它来设计随机序列发生器将有很好的发展前景。但是通过分析超混沌Lu系统的时、频特性,发现同样存在时频缺陷,不能直接代替随机序列。为了克服这个问题,本文提出一种全新的设计思路——基于超混沌Lu系统和Logistic映射双混沌系统设计随机序列发生器。该发生器所产生的随机序列频谱足够宽,可以替代白噪声应用。最后将产生的随机序列用于系统的特性分析中。