摘 要

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 本课题的研究背景及意义 1

1.3国内外研究现状 2

1.4本文章节安排 2

第二章 语音混沌加密算法原理 4

2.1 混沌加密原理 4

2.1.1混沌的定义 4

2.1.2混沌系统的特征 4

2.1.3混沌在通信保密中的应用 5

2.2 Arnold置乱原理 6

2.3 Logistic混沌序列 7

2.4结合算法设计 8

2.5 WAV文件格式分析 8

2.6 MATLAB仿真步骤 9

2.7 MATLAB仿真结果及分析 10

2.8算法性能分析 12

第三章 ARM开发板及Linux操作系统 13

3.1 mini2440开发板介绍 13

3.1.1开发板选择原因 13

3.1.2开发板硬件资源特性简介 13

3.2 S3C2440A微处理器介绍 14

3.3 嵌入式Linux系统开发平台的搭建 15

3.3.1交叉编译器的建立 15

3.3.2 Bootloader的移植 16

3.3.3 Linux内核的移植 17

3.3.4 根文件系统的移植 17

第四章 系统整体模块设计及软件实现 20

4.1 系统模块设计 20

4.1.1 语音采集播放模块 20

4.1.2 混沌语音加解密模块 22

4.2系统结果展示与分析 23

第五章 总结与展望 25

参考文献 26

摘要

混沌是一种在确定的系统中，做不规则的随机运动现象。混沌信号在线性系统中发生，表现为类似于随机信号，却实为敏感于初值的一种确定信号。随着科技的进步，手机终端互联网等技术让语音业务的发展突飞猛进，同时安全隐私问题也随之开始变得严重，人们对信息保密技术越来越重视，混沌通信加密在近些年获得了广泛的关注。相较于传统的加密体制，混沌加密加密速度更快，安全性更高，本文基于混沌在保密通信中的应用背景，对Arnold置算法和Logistic混沌序列进行理论研究，设计出了相应的语音加密解密MATLAB仿真系统，以提高语音传输的安全性，并区别于传统软件加密，利用Linux-ARM交叉编译环境，采用ARM9开发板结合A/D转换原理实现嵌入式语音系统的加密和解密，最终在CoolEditPro软件上完成了语音波形的验证。研究结果表明，利用Arnold置乱与Logistic混沌序列结合的算法可以实现混沌语音的加密和解密。这一基于ARM设计的结合Arnold置乱与Logistic序列算法的语音加密解密嵌入式系统，对以后处理手机的混沌语音加密有一定的推动意义。

关键词：Arnold置乱；ARM嵌入式；语音加密；混沌通信

Abstract

Chaos is a phenomenon of doing irregular random motion in a certain system.Chaotic signals occur in linear systems, which are similar to random signals, but are in fact deterministic signals sensitive to initial values.With the progress of science and technology, voice services are developing rapidly .Meanwhile, security and privacy issues are also becoming more and more serious. Chaotic communication encryption got wide attention in recent years.Compared to the traditional encryption system, chaotic encryption encryption speed faster, higher security, based on the background, the application of chaos in secure communications to Arnold set algorithm and theoretical research on Logistic chaotic sequences, designed the corresponding voice encryption to decrypt the MATLAB simulation system, to improve the security of the voice transmission, and the difference between traditional encryption software, using Linux - ARM cross-compilation environment, use ARM9 development board combined with the A/D conversion principle of realization of embedded audio system encryption and decryption,Finally, the verification of speech waveform was completed on CoolEditPro software.The results show that the algorithm of Arnold scrambling and Logistic chaotic sequence can realize the encryption and decryption of chaotic speech.This embedded system of speech encryption and decryption based on ARM design combined with Arnold scrambling and Logistic sequence algorithm has certain promotion significance for the future processing of chaotic speech encryption of mobile phones.

Key Words：Arnold scrambling; The ARM embedded; Speech encryption; The chaotic communication

第一章 绪论

1.1 引言

混沌理论是从上世纪90年代开始，近三多十年来兴起的一门科学理论，其与量子力学、相对论被一同认为是二十世纪最伟大的科学发现。混沌理论的覆盖面非常广泛，可以涉及到诸多科学学科，例如数学，信息科技，人口学，工程学，金融学，物理学等等。在混沌现象发现之初，人们大都认为这就是一种无序随机的现象，随着对其研究的深入，我们逐渐发现混沌现象无时不刻地影响着我们的生活，同时也给我们带来了一个全新的研究方向和认识世界的角度。混沌系统的特点具有以下几个特征：第一，初值敏感性，不同的初始值就会导致两个混沌系统的结果完全不同；第二，遍历有界性，混沌吸引子可在一定区域内吸引远离它的点，排斥离它近的点；第三，随机性，混沌系统由状态方程描述，但其内部状态却成一种自发的不确定性，并不会受到外界干扰；第四，非周期性，混沌信号没有周期，且为连续功率谱。在如今，混沌理论已经发展成为了一个新的学科，人们也在尝试利用其上述特性去解决一些近代科学难题，如保密通信等。

1.2 本课题的研究背景及意义