基于ARM11的混沌语音保密通信系统设计与实现

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混沌是一种发生于确定性系统中貌似随机不规则的运动。随着人们对信息安全的不断重视,利用混沌进行保密通信越来越得到了人们的广泛关注,然而现有对混沌保密通信电路的研究大部分都局限于模拟电路,少数使用数字电路实现混沌保密通信的研究也主要集中于DSP, FPGA等裸机数字平台,可移植性不好,阻碍其产品化进程。随着物联网技术,智能无线移动通信平台的不断发展,开发一个安全可靠、兼容性好、易于实现的保密通信方法成为研究的热点。本文从实际应用的角度出发,采用理论推导、仿真与实验相结合的方法设计了可以在ARM11微处理器平台和嵌入式Linux系统上运行的数字混沌同步系统,并将其应用到语音保密通信系统中,论文的主要工作如下:首先,从混沌系统的数字化实现角度出发,针对传统的Lorenz混沌系统进行离散化;并基于PC机,在Linux系统中使用C语言实现Lorenz混沌系统;进而利用PC-ARM交叉编译环境,基于ARM开发板,编译生成可在嵌入式Linux上运行的Lorenz混沌发生程序。其次,对Lorenz混沌系统的变量反馈同步方法进行研究,设计了单变量反馈同步控制器,使用Lyapunov方法给出了证明,得到了控制器增益的范围,且数值仿真结果表明所设计控制器可以使系统达到同步。进而编写适用于ARM的Lorenz混沌同步程序,并进行混沌同步实验,实验结果表明同步效果非常理想,十分适合进行保密通信系统开发。再次,基于Lorenz混沌发生及同步程序,设计了网络通信模块、音频处理模块、语音加解密模块等程序,解决了声音和混沌信号加解密过程中的数制不统一、数值不符合掩盖要求等问题,完整搭建了混沌保密通信系统,并基于TCP/IP网络协议,使用WIFI模块成功实现了混沌保密通信。最后对本文的工作进行了总结,并对下一步的研究方向进行了展望。
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