科学技术的迅速发展使得信息安全问题取得日益关注,信息安全在科技前沿领域和普通民用领域中都至关重要。混沌理论是20世纪著名的科学发现之一,混沌信号因其初值敏感性等内随机性质被广大研究者们应用到信息安全与保密通信领域的研究中,已构成了该领域的一大主题,近年来对混沌信号的研究取得了一定的进展,具有良好随机性的混沌信号是实现更好的信息安全与保密通信的重要基础,而混沌信号由于其产生的方式不同可以大致分为低维混沌信号,高维混沌信号以及经过量化处理的数字化混沌信号等。本论文针对上述不同的混沌信号开展了随机化处理方面的有关研究,通过类比随机理论的有关研究方案对混沌信号进行随机化处理,实现了低维混沌信号与随机的类比研究,高维混沌信号显著特征的随机化改善,基于随机模型建立数字化混沌新模型提高输出序列的随机性等,最后采用结合传统密码学方案作为随机化处理的混沌加密模块设计应用研究。主要的研究工作包括:首先对低维混沌信号进行随机化处理的有关研究,低维混沌信号多产生于差分迭代方程,根据信号类似随机信号的特征,类比随机理论中的随机变量与随机过程的概念,提出混沌类随机变量与混沌类随机过程,并从理论与仿真分别分析了基本的统计特征,进一步地提出了随机混沌系统并根据不同的混沌映射和随机分布提出随机混沌样本假设模型,利用不同的随机分布与不同的混沌信号来探索该模型的输入输出性质。然后对高维混沌信号进行随机化处理的有关研究,根据高维混沌信号的研究发现经典高维混沌Lorenz信号具有显著的时域和频域特征,为改善这种显著特征提出基于频域FFT截断法的随机化处理方案使其更好的应用到信息安全与保密通信中,进一步地进行仿真研究提出混沌遮掩改进方案并分析改进效果及改进参数对随机化处理的改善效果。而后对数字化混沌信号进行随机化处理的有关研究,根据数字化混沌信号的特性退化现象,定性分析了建立数字化混沌新模型的基本条件,从随机建模的角度对其进行随机化处理的探索性研究,提出基于隐式马尔科夫模型(Hidden Markov Model,HMM)的数字化混沌新模型方案,在统计意义下分析了数字化混沌序列与新模型产生的数字序列的特性,从不同的随机性与类随机性检验指标分析说明了新模型序列随机性的提高。最后设计随机化处理混沌信号的应用研究,考虑实际应用对密码安全的要求,利用结合传统密码学算法设计的混沌加密模块,提出了基于现场可编程逻辑门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)的手机短信息硬件加密系统设计与实现,并通过实验分析其能够完成与普通手机一样收发信息的功能,并实现短信息加解密安全传输。进一步地,结合本文对不同混沌信号随机化处理的有关研究,对未来工作研究进行总结与展望。综上所述,本文通过对混沌信号进行随机化处理的有关研究,在一定条件下实现对混沌信号随机性的提高与改善,从随机理论的不同侧面开展对不同类型混沌信号的研究,提出不同的解决方案,通过理论分析与仿真实验结合为混沌信号的随机化处理研究提供一个相对完整的探索性研究方案。