基于蔡氏电路的通信保密系统的设计.doc

混沌理论自上世纪70年代兴起以来于和各学科相互渗透，成为了各个领域内研究热点。在信息科学高度发达今天，信息安全也和大家生活息息相关，信息安全、无损传输不仅对于军事相关键意义，对于大家生活影响也是巨大。混沌系统所含有系统对于初始参数、系统参数极为敏感、混沌信号类似噪声等特点均适适用于通信保密。利用混沌系统产生混沌信号对信号进行掩盖保密传输含有可行性和实用性。伴随现代科学技术发展，计算机仿真技术得到广泛利用使得系统设计分析愈加轻易，本文经过采取Multisim和Matlab仿真技术对混沌电路和通信保密系统特征进行验证、分析。蔡氏电路是混沌理论转化为实际电路模型经典电路，蔡氏电路含有完整混沌系统特征，所以蔡氏电路得到广泛研究和利用。本文首先经过对蔡氏电路微分方程组利用Matlab进行数值求解，绘出对应状态变量相轨迹图。利用Multisim搭建仿真电路原理图，一样绘出对应状态变量相轨迹图，并和Matlab结果进行对比，确保仿真原理图所选元件参数能够满足蔡氏电路微分方程特征。在Multisim提供仿真环境下，无法直接观察电感电流波形图，本文经过串联一个微小电阻，经过观察电阻两侧电压作为电感电流信号。调整蔡氏电路参数，研究不一样参数下电路特征，分析系统参数对混沌信号影响情况。混沌电路对电路参数改变极为敏感，为增强通信保密系统工作稳定性，采取有源元件对无源电感进行等效。对等效后蔡氏电路电压信号进行调制、耦协议时等关键技术处理，并对耦合情况进行分析，以此来说明基于蔡氏电路通信掩盖保密系统工作原理，和信号耦协议时对于本系统必需性。在对完成了电路改善、信号调制、耦协议时后主从结构蔡氏电路，经过增加减法器、反相器等基础模块组成信号通道实现传输信号和混沌掩盖保密信号叠加、消去。为了检验设计模拟信号通信保密系统运行效能及可靠性，选择了正弦信号、chirp电压信号等模拟信号作为测试信号，测试系统对模拟量保密传输性能；选择了锯齿信号、方波信号作为数字信号测试信号，测试系统对数字信号保密传输性能。在测试过程中分别分析了系统正常运行时原始信号、接收端信号和在传输通道中得任意位置处信号。信号保密系统正常工作时在信号接收端，接收信号和原始传输信号一致，而在信号传输任意位置处截获信号为一任意随机序列。验证了通信保密系统良好工作性能，系统从测试信号结果分析可得，本系统含有可靠性高，电路易于实现等优点。作为对比，同时分析了在未进行耦合情况下对应电路参数一致情况下信号传输情况，该情况对应了实际利用中电路参数已经完全泄密情况。经过分析此种情况下信号传输特征，估量信号被窃听揭秘可能。经过分析发觉，当未进行耦合时，在通信保密系统信号接收端接收信号是一个无序信号序列，这是一个无效信号序列。所以，即使通信保密系统接收端参数和混沌信号发射端数据相匹配仍然无法揭秘传输信号。关键词：混沌理论 蔡氏电路 Multisim Matlab 通信保密系统AbstractSince chaos theory be come up in the 1970s, it mutual infiltrated with many subjects and become a hot spot of these subjects. With the highly developed of the information science nowadays, information security is very important to peoples life. Information transmission security and without a distortion is not only very important for military, but also has an important significance in peoples life. As a chaos system is very sensitive to the initial parameters of the system, a tiny parameters of the system changed has a huge influence to chaos signal and the chaotic signal is similar to the noise, so chaos system is very suitable be used for communication security. Using a chaos system to produce a chaotic signal to cover the signal that need to transmission is feasible and practical. With the development of modern science and technology, computer simulation technology is much more widely using of the system design and analysis, this paper using Matlab and Multisim to verify and analysis the circuits and systems characteristics.Chuas circuit is the model circuit of the chaos theory transform into practical circuit, Chuas circuit has all the characteristics of a chaos system. Therefore Chuas circuit is widely researched and applied. This paper using Matlab to solve the Chuas circuits differential equations and draw corresponding state variable phase track diagram. Using Multisim to build the simulation circuit principle diagram and draw the same state variable phase track diagram as Matlabs. Comparing the results of the Matlab simulation with the MUltisims, to ensure that the principle diagram of the selected device parameters can meet the Chua circuit differential equation of characteristics. In Multisim provide simulation environment, it cant be directly observed inductance current waveform diagram, series a small resistance in order to change the inductance current to the voltage on both sides of the resistance. Changing the parameters of the Chua circuit, research the circuit characteristics under different parameters, analysis the system parameters influence to the chaotic signal.Being sensitive to the system parameters, the inductance are replace by the active element to make the system more stable. Modulation, coupling, and other key technology are processing in the new circuit. Analyzing the coupling of the situation to explain how the communication hide secret system based on Chua circuit works, and the coupling for communication security system of necessity.After finishing improvement, modulation, coupling of the Master/Slaver Chua circuit, by increasing the subtracted, inverter and signal channel basic module to realize the transmission signal and chaos masking secret signal superposition and elimination. In order to test the paper presents the design of analog signal communication security system operation efficiency and reliability, the selection of the sine signal, chirp voltage signal as a test signal, the testing system of secrecy transmission performance. In the test process separately analyzed the system normal operation of the original signal, the receiving end signal, in the transmission channel of any position in the signal. Signal security system normal work in the signal receiving end, the received signal and the original transmission signal consistent, but in the signal transmission of any place the intercept signal for arbitrary random sequence.As a contrast, the paper also analyzes the coupling not under the condition of the same corresponding circuit parameters under the condition of signal transmission, this kind of situation corresponding real life circuit parameters have been completely leak situation. Through the analysis of such cases signal transmission characteristics, test signal is interception of the telltale may. Through the analysis found that when before coupling, the communication security system signal receiving end the received signal is a disorder of the signal sequence, this is an invalid signal sequence. Therefore, even if the communication security system receiving end parameters and chaotic signal emission data of the match is still unable to demystify transmission signal. The proposed use of chaotic signal transmission signal to hide secret method is feasible and reliable.Key words: Chaos theory chuas circuit Multisim Matlab communication security system目录摘要1Abstract2第一章 混沌理论概述和系统原理1第二章 蔡氏电路及其特征仿真2第三章 蔡氏电路改善、耦合及调制10第四章 混沌信号掩盖保密系统设计14第五章 总结17参考文件18附录一：原件清单19附录二：Matlab实现蔡氏电旅程序1 RealChua.m20附录三：Matlab实现蔡氏电旅程序2 StartRealChua.m22附录四：Matlab实现蔡氏电旅程序3 gif.m22附录五：23附录6：Ultiboard下基础蔡氏电路PCB步线图24附录7：Ultiboard下基础蔡氏电路3D预览图24附录8_1：Matlab蔡氏电路电路Simulink模型25附录8_2:Matlab function模块函数25第一章 混沌理论概述和系统原理20世纪70年代由美国麻省理工学院教授E.N.洛伦兹在美国科学发展学会第139次会议上发表了题为蝴蝶效应论文标志着混沌理论诞生，洛伦兹在其论文中提出一个貌似荒谬论断：在巴西一只蝴蝶翅膀拍打能在美国得克萨斯州产生一个龙卷风，并由此提出了天气不可正确预报性。粗略说，混沌是发生在确定系统中非确定性行为，或类似随机行为。混沌系统经典特点是，系统对于系统初始值极为敏感，或说初始值对于系统波形有重大影响。当参数固定时，混沌系统解既不是周期解，也不是拟周期解，而在一定有界范围内含有遍历性1-3。在过去数十年间，混沌理论和其它科学相互渗透，不管是在数学、物理学、电子学、信息科学、生物学、生理学、心理学，还是天文学、气象学、经济学，甚至是音乐、艺术等领域，混沌全部得到了广泛应用。混沌理论是现代非线性科学一个关键分支，混沌应用是一个新非线性研究领域，从混沌理论研究结果到实际应用，混沌电路起着至关关键作用4。混沌电路实现和定量描述，使得混沌系统从纯数学抽象概念过渡到了实际电子工程领域。用电子电路实现非线性动力学体系，能够借助仪器方便观察和测量该非线性动力学体系相关数据，如用示波器观察能够测量混沌系统电压、电流波形，和它们之间相图；还可借助频谱分析仪，直接观察到被测数据功率谱图。混沌保密通信是混沌电路中最有巨大应用潜力和前景一个研究热点。它包含通信信息量巨大，保密方法奇特、新奇、易变和复杂，保密性能好。本文将基于改善蔡氏电路设计一套简单信号掩盖保密系统。本系统设计原理框图图1所表示。图1:信号掩盖保密系统原理框图其中主混沌系统和从混沌系统为两个参数完全一致经过调制后改善蔡氏电路，主混沌系统产生混沌信号并和欲传输信号进行叠加作为信号发射系统，从混沌系统经过耦合器耦合后产生一个和主混沌系统混沌信号相同混沌信号，经过信号调理去掉为掩盖传输信号而叠加混沌信号，将信号进行还原，完成信号掩盖保密传输，从混沌系统作为信号接收解密系统。系统信号在传输过程中，为一无序序列，不轻易引发窃听人员注意；即使信号被窃取，因为混沌系统对于系统参数及初始值要求极为严苛，在未进行系统耦合情况下极难做信号接收系统产生于信号发射系统一致混沌解密信号，解密相当困难。所以，混沌信号掩盖保密系统含有很高安全性4-6。美国National Instrument企业下Multisim作为以Windows为基础仿真工具，适适用于板级模拟/数字电路板设计工作。它包含了电路原理图图形输入、电路硬件描述语言输入方法，含有丰富仿真分析能力。Multisim被广泛利用和电路原理图设计、参数仿真和试验教学。本文和Multisim12.0.1为平台，搭建仿真电路，进行仿真设计及参数验证、调整。第二章 蔡氏电路及其特征仿真混沌现象广泛存在于现实系统和实际生活中，比如：在一个密不透风房子里，被点燃香烟燃烧后烟圈慢慢扩散开去,烟圈运动即是经典混沌运动。混沌现象广泛存在于实际生活中，不过也不是任何系统全部能产生混沌运动。一个电子系统要发生混沌需要满足以下3个要求：（1）系统中一个或多个非线性元件；（2）系统中含有一个或多个负性电阻（当地有源电阻）；（3）系统中含有三个或更多个能量存放元件。蔡氏电路（Chuas Circuit）是由美国华裔学者蔡少棠教授于1983年提出。当初她正在日本早稻田大学担任访问学者，这个电路一经发表立即震动整个学术界。蔡氏电路是用较少非线性电子元件实现混沌系统，它能够表现出标准混沌理论行为，同时这个电路制作轻易程度使它成为了一个无处不在现实世界混沌系统例子，所以部分人申明它是一个“混沌系统典范”。蔡氏电路图2所表示，她是由两个线性电容、一个线性电阻、一个线性电感和一个非线性电阻组成三阶自治动态电路。非线性电阻称为蔡氏二极管，其伏安特征，为蔡氏二极管两端电压，蔡氏二极管伏安特征曲线图3所表示，其中分别表示对应折线斜率。图2：蔡氏电路原理图设电容电压、和电感电流为蔡氏电路混沌系统状态变量，由基尔霍夫电压、电流定理可得蔡氏电路状态方程以下： （1）这是一个三阶自治非线性方程组。蔡氏电路在不一样参数之下会发生丰富多样自激振荡动态过程，并有混沌现象产生。蔡氏电路一样对初始参数极为敏感，依据不一样及非线性电阻等和不一样初始条件，由（1）式能够计算出认为坐标状态空间相轨迹和它们时域波形。现代计算机水平发展使得能够采取Matlab对蔡氏电路微分方程组进行数值求解成为可能，数值求解常见算法为欧拉法、改善欧拉法和4-5阶龙格-库塔法等，本文采取常见4-5阶龙格-库塔法对蔡氏电路微分方程组进行求解。在本章末尾将给出使用Matlab对蔡氏电路微分方程组数值求解和基于Multisim仿真结果对比。图3：蔡氏二极管伏安特征曲线蔡氏二极管是蔡氏电路产生混沌现象关键元件，蔡氏二极管实现方法很多，最常采取是使用单运放结合两个变容二极管组成蔡氏二极管和采取双运放组成负性电阻并联方法，本文采取两个有源负性电阻并联方法作为蔡氏二极管组成。双运放组成蔡氏二极管原理图图4所表示。蔡氏二极管关键工作在图3所表示伏安特征曲线斜率为、区间。图4：双运放结构蔡氏二极管原理图从图4易知蔡氏二极管能够看作是两个相同单运放非线性电阻叠加而成。所以，本文着重对单运放组成负性电阻进行分析并推导出双运放并联组成蔡氏二极管伏安特征方程。以运算放大器及电阻组成负性电阻为例进行分析，求解其伏安特征方程。设放大器输入电压V取值满足，这么能够确保工作在线性放大区。电路元件满足，由运算放大器“虚短”可得，由“虚断”可得 (2)当输入电压较小时，运算放大器工作在线性区，放大器输出电压范围为当输入电压增加到某一个临界值时，运算放大器开始工作在饱和区，输出电压值将达成电源电压。这时输入电压值即为。当输入电压继续增加时，运算放大器继续工作在饱和状态。因为运算放大器非线性限幅特征，使得电路输出电压将保持不变。考虑到，从而有 (3)当放大器输入电压取值范围为立即，电路工作在非线性区。在非线性区内，特征曲线斜率为，考虑负性电阻伏安特征曲线转折点分别为，本文中，将以上坐标代入处于非线性区时特征斜率方程同时综合考虑处于线性区时伏安特征表示可得负性电阻伏安特征表示式为 （4）从（4）式可得负性电阻关键是利用运算放大器限幅特征组成份段线性特征。从图4可得蔡氏二极管是两个负性电阻并联而成，其分析方法和单运放组成负性电阻分析方法相同，本文不再赘述直接按本文所采取元件参数给出蔡氏二极管伏安特征表示式 （5）其中、。将图4所表示电路中各元件参数代入表示式能够得到、。Mathworks企业开发Matlab作为大型科学计算软件，和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。Matlab将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化和非线性动态系统建模和仿真等很多强大功效集成在一个易于使用视窗环境中，为科学研究、工程设计和必需进行有效数值计算众多科学领域提供了一个全方面处理方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）编辑模式，代表了当今国际科学计算软件优异水平。由Matlab数值分析或计算得到结果能够直接作为结果公布，无需任何理论分析和证实。本文采取4-5阶龙格-库塔法对蔡氏电路微分方程组进行数值计算求解，其中参数如表1所表示：参数值17mH100nF10nF1.7K-9V9V表1：蔡氏电路Matlab仿真参数表将状态变量分别绘制对应相轨迹图图5所表示。a). Phase diagram between Vc1 and Vc2b). Phase diagram between i and Vc2c). Phase diagram between i and Vc1图5：蔡氏电路Matlab仿真相轨迹图为将蔡氏电路微分方程组转化为实际电路，本文选择了Multisim 12.0.1作为仿真环境，利用相关元件搭建仿真电路图图6所表示，原件参数图所表示。Multisim 12.0.1中提供图6 蔡氏电路Multisim仿真原理图示波器无法直接观察电感中电流改变情况，所以本文在电感上方串联以阻值为1微小电阻，将电感电流改变转化为1电阻上电压改变。因为电阻电压无极性，所以，示波器2电容电压反接如示波器，接经过调整可调电阻能够改变电路参数，使得电路发生不一样混沌现象，调整参数和Matlab仿真过程中参数一致。得到相轨迹图、相轨迹图、相轨迹图图7所表示。a). Phase diagram between Vc1 and Vc2b). Phase diagram between i and Vc2c). Phase diagram between i and Vc1图7：蔡氏电路Multisim仿真相轨迹图Multisim仿真时间过长将会使得相轨迹相互重合无法观察，本文设置仿真软件中示波器清屏间隔时间为50mS。经过图7和图4比较轻易发觉，Multsim仿真得到相轨迹和Matlab对蔡氏电路微分方程组数值求解得到相轨并无显著差异，证实在仿真过程中所选元件能够满足蔡氏电路发生混沌要求。为深入研究混沌产生过程中混沌不一样状态和可调线性电阻之间关系，本文采取控制变量法进行试验，求取二者之间关系。即保持仿真环境中其它参数值不发生改变，仅调整大小，观察混沌不一样形态。经过上面试验能够得出，相轨迹是不一样状态变量间关系，经过其中一个相轨迹图即可判定此时电路工作状态。所以，本文在后续试验中仅仅研究相轨迹间关系，而不再对其它两种相轨迹进行研究。不一样参数下相轨迹图图8所表示，为了深入研究、在不一样参数下波形特点，在图8中同时给出对应、波形图像。先考虑很大情形，即，本文取，相轨迹图为一蝌蚪状图形，、展现衰减振荡；减小值，当初候，、为一振荡波形，深入调整值能够使得电路中、为等幅振荡波形，此时，序号值相轨迹波形波形12.0K21.9K31.8K41.7K51.6K61.5K71.4K81.76K91.72K图8：不一样阻值下蔡氏电路相轨迹图相轨迹出现周期一；继续减小,此时、为一拟周期为二波形。当阻值深入减小，电路即会出现混沌现象，、波形为混沌电压信号，此时电压信号不可估计，无周期，相轨迹图为“双漩涡”，所以，蔡氏电路也被称为“双漩涡”电路。改变阻值能够在“双漩涡”相轨迹中得到不一样“周期”，图84-7所表示。为深入研究混沌电路，本文在研究过程中另取阻值，当阻值为时候，出现周期为三相轨迹图，对应波形出现了混沌现象，验证了李天岩和约克讲授提出周期为三即为无需状态论断。当阻值为是出现了单漩涡波形，对应、电压波形已经显著出现了混沌现象。在上述试验过程中，电阻微小改变全部会引发系统相轨迹改变，即一个微小系统参数改变全部会引发系统特征改变，参数影响在系统临界参数处表现得尤为显著。第三章 蔡氏电路改善、耦合及调制经典蔡氏电路采取无源电感实现电流变换，在实际系统中，电感参数极易受到环境改变影响，同时电感元件大多采取带铁芯线圈实现，所占空间较大，且调整困难。伴随使用时间变长电感值轻易改变或在使用过程中，因为线圈发烧使得电感数值改变等将会对系统中电路参数带来巨大影响。为了使得系统电感参数稳定，实现电感数值可调整等功效，本文采取有源元件对无源电感进行等效，等效电路图图9所表示。图9：采取有缘元件等效电感原理图等效电感分析能够利用运算放大器“虚断”、“虚短”标准和电路分析中节点电压法进行分析。本文限于篇幅所限，不再进行分析求解，直接给出采取有源元件等效电感表示式: (6)本文为实现无源电感数值为17mH,设置相关参数图9所表示。采取有源元件替换等效无源电感后，在实际电路中，电路参数愈加稳定，元件因为工作过程中发烧等原因使得电路参数改变得以决解。同时引入了电阻元件、电容元件使得电感参数设定更为简练，仅需调整少数参数即可得到不一样电感值，电感数值也更为正确，避免了在电感制作过程中，因为计算忽略、人工误差等原因造成电感参数和理论值偏差。确保了在实际试验中，蔡氏电路能够实现。在图6中，可调电阻两端信号是双向传导，为了实现对电路控制必需实现对信号调制。本文采取最简单电压跟随器实现电信号隔离，采取UA741CP组成电压跟随器图10所表示。图10：电压跟随器采取图10所表示电压跟随器对图6中蔡氏电路进行调制，为了调制方便，本文将其可变电阻采取固定阻值线性电阻替换，线性电阻阻值为。完整调制后电路图11所表示。图11：调制后蔡氏电路经过调制将两个电容两端电压进行了分离实现了信号分开传送，得到电容电压信号就能够作为混沌信号进行利用，经过图8所表示试验过程轻易发觉，和相比，非周期性更为显著，所以它往往作为混沌信号而加以利用。本文设计混沌信号掩盖保密系统仍然采取这一信号对欲传输信号进行掩盖加密。一套完整信号掩盖保密系统不仅需要掩盖信号发射端，也需要匹配解密信号端产生于掩盖信号相同解密信号，将传输来包含有用信号和混沌掩盖信号信号序列进行解密。混沌电路对于系统参数和系统初始值极为为敏感，即使两个系统参数完全一致系统在同一时刻产生混沌信号也未必相同，所以实现混沌信号发射端产生混沌信号和信号接收端解密信号同时为混沌掩盖通信系统设计关键技术之一。混沌系统混沌信号同时常见同时方法为驱动-响应同时法、采取耦合控制方法。耦合控制为将两个系统产生信号带至同时信号过程，常见耦合控制包含简单电阻桥式耦合、采取运算放大器组成信号单向传输主从耦合方法。本文采取后者对混沌信号掩盖加密系统耦协议时方法，耦合原理图图12所表示。图12：单向主从耦合蔡氏电路原理图采取Multisim对调制后两个参数相差不大系统进行主从耦合电路进行仿真，仿真原理图图13所表示，分别采取三个示波器观察主蔡氏电路、从蔡氏电路和开关两端处电压相轨迹图。经过一个开关来控制蔡氏电路是否进行耦合，开关闭合和断开时图13：主从耦合蔡氏电路Multisim仿真原理图主蔡氏电路相轨迹图、从蔡氏电路相轨迹图和开关两端处电压相轨迹图图14所表示。其中图13所表示仿真原理图中主蔡氏电路线性电阻阻值为，从蔡氏电路线性电阻阻值为。为了检验参数一致时，假如不进行耦合两个蔡氏电路产生混沌信号仍处于然差异很大，本文在开关打开状态下，调整两个蔡氏电路参数一直，得出主蔡氏电路相轨迹图、从蔡氏电路相轨迹图和开关两端处电压相轨迹图仍然放在图14中。开关闭合时主蔡氏电路相轨迹图从蔡氏电路相轨迹图开关两端处电压相轨迹图开关断开时主蔡氏电路相轨迹图从蔡氏电路相轨迹图开关两端处电压相轨迹图主从蔡氏电路参数一致时，开关打开主蔡氏电路相轨迹图从蔡氏电路相轨迹图开关两端处电压相轨迹图图14：主从耦合蔡氏电路不一样状态相轨迹图经过图14易得，开关闭合时，两个蔡氏电路处主从耦合状态，此时开关两端电压时刻保持一直，开关两端相轨迹图为一个直线段；当开关断开时，主从电路相互独立，能够近似认为此时两个蔡氏电路相互独立工作，经过两个蔡氏电路相轨迹图和开关两端电压相轨迹图能够得出两个蔡氏电路混沌信号差异很大，这种情况在两个蔡氏电路参数一致时仍然存在。所以，耦协议时在混沌信号控制里面含相关键影响和意义。第四章 混沌信号掩盖保密系统设计经过前面研究，混沌信号含有高度非周期性，难于进行估计。当混沌信号和欲传输信号进行叠加后信号序列为一无序序列，通常会被看成噪声序列而被忽略，降低在传输过程中被窃取概率。即使信号被窃取，因为蔡氏电路参数不轻易被探测，产生混沌信号难于和叠加混沌信号消去，确保了信号安全性。最坏情况下，即电路参数、信号传输序列被窃取，因为混沌信号同时性要求，窃取电路无法和信号发射端相耦合，所以得到序列无法实现和混沌信号相同时，仍然无法对传输信息进行解密。总而言之，采取混沌系统产生混沌信号对通信信号进行掩盖保密传输含有良好可靠性、安全性。本文采取运算放大器组成减法器实现传输信号和混沌保密信号叠加、消去，采取运算放大器组成反相器对传输信号进行还原。减法器和反相器原理图及参数见附录五。将耦合后经过调制主从结构蔡氏电路采取减法器及反相器组成连接电路和欲传输信号共同组成信号掩盖保密传输系统。蔡氏电路组成混沌信号掩盖保密系统Multisim仿真原理图图15所表示。图15：完整基于蔡氏电路混沌信号掩盖保密系统在图15中，系统分为由信号发生器和混沌信号生成主蔡氏电路组成信号发射端、从蔡氏电路和信号还原模块组成信号接收端和减法器、反相器组成信号通道三部分组成。为使得系统保密性较高，本文设计系统使得两个系统均工作在系统临界参数处，为使得保密传输过程中避免被窃听和提升环境适应能力，本文包含耦合通道电阻为一个较小，本系统设置参数见附录一所表示原件清单。为对本文设计基于蔡氏电路混沌信号通信掩盖保密系统进行验证，选择了正弦信号、Chirp电压信号等模拟信号验证本系统对模拟信号保密能力。分别验证了在耦协议时情况下传输后信号在信号接收端和原始信号波形差异及在信号传输通道中任意位置处信号和原始信号波形差异情况，作为对比测量了在未进行耦协议时情况下在信号接收端接收到传输信号和原始信号波形差异，验证了本系统含有良好工作性能。不一样情形下不一样检验信号波形对比图图16。在通信保密系统正常工作情况下，在信号接收端能够正确接收到欲传输信号，而在信号传输通道里，接收到信号为一无规律噪声序列，这一序列难以估计，没有确定规律，所以难以解密，即本系统能够实现对传输信号掩盖加密且加密效果十分显著。传输过程中类似噪声信号序列不轻易引发信号窃取人员注意，有效降低了信号被窃取概率；当信号保密系统处于非正常工作状态，即电路为信号窃取者解密电路时，经过未耦合电路根本无法对信息进行解密，她得到传输信号序列仍未无效信号序列，确保了信号即使被窃听仍然无法解密，确保了系统工作可靠性。信号原始信号传输后信号任意位置处信号耦合正弦信号Chirp电压信号信号原始信号传输后信号任意位置处信号未耦合正弦信号Chirp电压信号图16：通信保密系统性能分析图从图16所表示信号验证及相关分析，本文提出基于蔡氏电路利用混沌信号掩盖保密技术对信号进行保密传输系统含有保密性好，电路结构简单，轻易采取硬件电路实现特点。为验证本文设计基于混沌信号通信信号保密系统对于数字信号传输能力，本文选择了锯齿信号、方波信号作为检验信号，验证本文设计通信保密系统对数字信号保密传输性能，和模拟信号验证方法相同，分别给出了在耦协议时和未进行耦协议时情况下信号各处传输波形，经过对波形对比分析，分析系统工作性能。数字信号验证信号及各处波形图17所表示。信号原始信号传输后信号任意位置处信号耦合锯齿信号方波信号信号原始信号传输后信号任意位置处信号未耦合锯齿信号方波信号图17：通信保密系统性能分析图1在图17中，从信号对比中能够发觉，锯齿信号在系统正常工作情况下能够完整传输，而在信号传输过程中进行窃听抽样检验，得到仍是一个无序随机，解码难度很大，无法进行解码，保密性能很高；当信号为方波信号时，信号保密系统接收端信号和原信号出现了较小差异，这是因为信号叠加、减法器、反相器运算过程中非线性特征所致，经过在信号端进行滤波能够去除得到信号微弱噪声即可修正信号。在传输通道任意位置处窃听，特到序列仍然无法进行解码，但出现了一定规律，这是由传输信号幅值过大所造成，经过调整信号大小幅值，能够对信号实现完全掩盖，这很轻易实现，本文不再赘述。经过对本文提出系统不一样模块或整体进行合适改善即可用于其它方面，比如采取不一样触发开关触发不一样信号，产生对应信号触发对应开关，本系统即为一个密码电子锁。利用混沌系统产生混沌信号经由功率放大器驱动喇叭等设备，因为混沌信号因为自激振荡产生，对应信号大多为啸叫声音，能够用于机场等地方驱赶鸟兽等。第五章 总结本文设计了一套基于蔡氏电路混沌信号通信掩盖保密系统。本文首先对蔡氏电路特征进行研究分析，利用Matlab对蔡氏电路特征方程进行数值求解，并将得到结果绘制成对应相轨迹图。同时采取Multisim 12.0.1构建蔡氏电路仿真