随机数发生器在信息安全、计算机、雷达、遥测遥控、数字通信以及码分多址系统等重要技术领域中具有广泛的应用,是关乎国家科技与信息安全战略的一项极其重要的基础研究。近年来,对高质量高性能随机数发生器的需求与日俱增,该研究领域受到了国内外研究机构和学者的广泛关注。 混沌是非线性动力系统中一种确定的、类似随机的现象。由于混沌动力系统对初始条件和混沌参数的极端敏感性,而能产生大量的非周期、连续宽带频谱、似噪声且确定可再生的混沌信号,因而特别适用于随机数发生器的研究。本文围绕混沌随机数发生器的设计及其在现代通信领域中的应用这一课题,进行了较为广泛深入的研究,主要的研究成果和创新之处包括: 1、分析了几种典型混沌序列(如Logistic、改进型Logistic、Tent、Chebyshev等)的统计特性和噪声特性;用非线性随机信号分析方法研究了混沌序列的量化误差和扩散误差引起的有限精度效应。 2、提出了具有任意概率分布特性的混沌随机数发生器的设计方法;在掌握复杂混沌研究与分析方法的基础上,提出了基于钟控混沌、时空混沌、级联混沌的新型高质量高性能随机数发生器的设计方法。 3、采用面向对象的编程技术,在Delphi软件开发平台上开发了一个随机信号设计与分析软件系统,包括15种传统的随机数发生器、16种混沌随机数发生器、16种常用的随机性测试方法等的实现程序,具备随机数的产生、波形显示、随机性测试、评优等功能。 4、在不牺牲混沌原有的初值和参数敏感性等特性的前提下,充分考虑了有限精度效应对混沌序列的影响问题,并以级联Logistic混沌系统的FPGA实现为例,探索了一条经济、有效的混沌随机数发生器的可编程IC设计途径。 5、根据混沌序列天然的非线性、遍历性、初值敏感性、类噪声性、最终不可预测性等特性,利用混沌噪声替代传统雷达干扰噪声,研究了混沌噪声宽带干扰技术、混沌噪声调幅干扰技术、混沌噪声调频干扰技术和混沌噪声调相干扰技术;在对最佳压制干扰信号和混沌信号特征的研究基础上,提出了基于经典混沌和时空混沌的最佳压制干扰技术;理论分析和实验结果表明,上述几种混沌噪声干扰技术都能有效地干扰线性调频脉冲压缩雷达。 6、在对跳频序列和混沌序列的特征研究基础上,针对目前基于低维混