在当前快速发展的信息时代中,语音通信成为人们远距离交流最为常用和快捷的方式,但随之而来的通信安全问题已成为一个人们面临的巨大挑战。混沌系统具有初始值敏感和不可预测等特点,可作为新型密码应用于信息加密之中。忆阻器是一种新型电路元件,在非线性电路、非易失性存储器、人工神经网络等领域有着重要的潜在应用。本文面对忆阻器尚未商用化的现实,探索忆阻器模型及其在非线性混沌电路中的应用,并将忆阻器混沌作为一种新型伪随机序列而应用于语音保密通信之中。本文主要工作内容如下:(1)忆阻器模型及忆阻器混沌研究。对TiO2忆阻器的理论模型进行分析,基于其荷控数学模型建立了其无源和有源的磁控数学模型;设计实现了忆阻器的双口电路模型,对其电路模型的伏安特性进行了理论分析,仿真实验表明电路模型与数学模型的伏安特性相一致。基于磁控忆阻器模型设计了一种忆阻器混沌电路,对其进行了动力学分析。此外,为了设计性能良好的伪随机序列,还设计了一个含有指数项的连续混沌系统,仿真和理论分析说明其具有更复杂的动力学特性。(2)混沌伪随机序列生成研究。分别利用阈值判决法以及直接抽取法对忆阻器混沌和新幂指数混沌系统离散化数字化处理,获取混沌序列,序列的NIST检测结果表明,构建的忆阻器混沌与新的幂指数混沌系统能够产生性能优良的混沌序列,拓展了密钥空间,更适合作为混沌流密码以及混沌DES混合算法的初始密钥序列。(3)基于忆阻器混沌的语音保密通信系统设计。设计实现了一个基于混沌加密的无线语音通信系统。在本文的设计中,将混沌伪随机序列和DES加密算法结合起来,以混沌序列作为DES加密算法的基密钥,对基于Wifi的互联网语音通信进行加密。在嵌入式平台上,通过主程序模块、音频采集与播放模块、音频编解码模块、加解密模块、通信模块实现语音的保密传输与通话。主程序模块进行参数处理以及网络初始化,音频设备初始化,采用多线程编程,分别进行音频采集、语音编码、加密、发送,以及接收、解密、解码、放音。最终在计算机终端和嵌入式终端实现点对点通话,广播通话,组播通话。