混沌扩频在图像加密和智能交通中的应用

国内对混沌扩频序列的研究虽起步较晚，但也取得了一系列的研究成果。

1995 年，著名学者赵春明、尤肖虎等人在对Tent 映射研究的基础上，产生了数字混沌序列，之后将其用于保密通信[62]。1997 年，周红、凌燮亭对数字化混沌系统中的有限精度效应进行了研究，提出在混沌系统上人为加上一个由m 序列形成的扰动，可以消除混沌系统的短周期行为对混沌序列相关特性产生的周期性尖峰[63]。1998 年，凌聪提出了用Logistic 映射产生四相混沌扩频序列的方法，对利用FPGA 采取非线性数字滤波器的方法产生混沌扩频、跳频序列进行了探索[64-65]。2000 年，蔡国权研究了用Logistic 映射、Chebyshev 映射产生二相、四相混沌扩频序列的方法，并给出了其性能分析[66]。2001 年，张琪等学者首先分析了异步码分多址系统的多用户干扰情况，推导出了干扰公式[67]。2003 年，龚剑扬、司锡才等针对一般单峰映射混沌扩频序列的保密性差、易受攻击的特点，提出基于串联的混沌扩频序的方法[68]。2006 年，廖旎焕、高金峰提出了一种改进的广义混沌映射数字序列生成方法，并证明该方法产生的混沌序列具有更好的平衡性和相关性，更适合在码分多址通信中应用[69]。2008 年，学者史庆军等人的《基于Systemview 的直接扩频通信系统仿真研究》一文运用Systemview 仿真并验证直接扩频通信的可行性[70]。

混沌扩频通信是混沌通信领域的一个研究热点，近年来关于混沌扩频通信系统的相关研究也层出不穷。2011 年，李家标、曾以成等提出一种改进传统Hénon 映射的方法，该方法大大提高了映射系统的线性复杂度和初值敏感性[71]。2011 年，李巍、何世彪在混沌的多用户DS-CDMA 扩频通信系统中，采用Rake 接收机，对系统的理论误码率进行了推导，将误码公式以能量分布、多径数目、用户数和混沌序列平均功率的形式给出[72]。2012 年，刘辉峰、朱浩等对无限长混沌序列的相关性能进行了仿真和分析，从而论证混沌码扩频测控体制的可行性[73]。2013 年，俞斌、王炼红、贾雅琼提出一种改进混沌扩频序列，并将其应用在多用户混沌扩频通信系统中，结果表明改进混沌扩频序列要好于传统混沌扩频序列的系统误码率，具有较好的抗噪声和抗多址干扰的能力[74]。2014 年，赵骁丰设计的改进型级联混沌序列具有优良的混沌性、初值敏感性、自相关性、互相关性、平衡性，同时具备相当充足的可用序列数量，将其作为扩频码，应用于扩频通信系统中时，可使系统具有很好的抗干扰、抗攻击、抗截获、抑制载波泄露等能力，同时还能在CDMA 系统中提供非常充足的用户容量[75]。(www.xing528.com)

2015 年，潘武、张辉等通过采用改进的 Tent 映射产生的混沌作为地址码，并搭建OCDMA（Optical Code Division Multiplexing Access）系统结构，实现系统的扩容，可有效抑制系统中的多址干扰[76]。2016 年，万康、谢绍斌等针对混沌扩频通信中提升混沌码性能的问题，提出一种改进的Bernoulli 混沌映射方法，在SIMULINK 平台搭建了多用户混沌直接扩频通信系统的仿真模型，该方法具有较好的抗多址干扰能力[77]。同年，王杨、郭立学等把混沌同步应用于扩频通信系统中，构建多用户混沌同步扩频通信系统[78]。2017 年，于一丁、王永川等将实值混沌序列作为扩频序列应用于DSSS 系统中，并从误码率、抗截获能力、系统参数检测三个角度对其性能进行分析。结果表明基于实值混沌序列的DSSS 系统误码率性能与常规二值混沌序列相近，具备更好的抗截获能力，其系统参数更加隐蔽，符合DSSS 系统安全保密传输信息的需求[79]。同年，郭鹏飞等基于加权算法的混沌序列的性能分析，采用多路并行匹配滤波算法进行频率和时延粗估，采用直接谱估计算法进行多普勒频率的精确估计，采用超前滞后环跟踪码相位，将基于加权算法的混沌序列和捕获跟踪算法应用到高动态突发通信环境中，进行了MATLAB 仿真分析和性能验证，通过仪器模拟高动态通信环境对本突发扩频通信系统进行功能测试和性能分析，结果表明，系统工作正常，稳定可靠[80]。2018 年王会海等设计分数阶混沌扩频通信系统，得出基于分数阶简化Lorenz 系统生成的伪随机序列更随机，均通过美国国家科学技术研究所（NIST，National Institute of Standards and Technology）的统计测试套件（STS，Statistical Test Suite）测试，序列的生成速度快；与整数阶混沌系统相比，分数阶扩频系统具有更大的秘钥空间，具有更好的安全性；分数阶混沌扩频通信系统的性能优于Hénon 映射、Chen 系统、m 序列及Gold 序列的性能，并且具有更大的多址容量[81]。2019 年张艳等从不同的角度分析了基于RNS 和置换多项式的混沌序列在扩频通信系统中的性能，同时与传统的扩频序列进行了对比[82]。

目前，混沌扩频通信系统的研究多集中在扩频码的优化以及扩频系统的性能分析上[82]。由于5G 时代的来临，用户的增加对光通信的要求变得更加苛刻，由于混沌序列自身的优势及混沌扩频技术可以改善很多光通信中的问题，所以近年来受到越来越多的关注和研究。