基于无非线性项混沌信号掩盖的信号加密传输与恢复方法技术

本发明专利技术公开了一种基于无非线性项混沌系统的信息加密与恢复方法，通过改进型无非线性项混沌系统产生驱动混沌系统信号，通过混沌信号与待传输信息的叠加，实现信息的掩盖。然后在接收端，通过掩盖后的信息与密钥，构造响应混沌系统，并通过构造一类负责的变增益同步规律实现驱动系统与响应系统的状态同步；最后后通过同步后的状态，将信息从加密后的信息中恢复出来，从而实现了信息的加密与解密恢复。本发明专利技术提出的信息加密与解密方法，较好的安全性，同时本发明专利技术提供的变增益同步方法，又使得混沌同步具有很高的精度，从而使得恢复后的信息具有失真小的优点，从而使得整个方法具有很高的工程应用价值。

Signal encryption transmission and recovery method based on chaotic signal masking without linear term

The invention discloses an information encryption and recovery method based on the chaotic system of nothing but linear term. The chaotic signal of the chaotic system is driven by an improved linear chaotic system, and the information is covered by the superposition of the chaotic signal and the transmitted information. Then at the receiving end, the information and the key cover after the structural response of chaotic system, synchronization rules and variable gain through the construction of a class is responsible for the realization of the drive system and response system state synchronization; finally through the synchronized state information from the encrypted information recovery, so as to realize encryption and decryption information recovery. Information encryption and decryption method provided by the invention, better security, variable gain synchronization method is also provided by the invention, the chaotic synchronization with high precision, so that the recovered information has the advantages of small distortion, so that the method has high engineering application value.

【技术实现步骤摘要】
基于无非线性项混沌信号掩盖的信号加密传输与恢复方法
本专利技术属于通信
，涉及一种基于无非线性项混沌信号掩盖的信号加密传输与恢复方法。
技术介绍
混沌系统由于其信号具有良好的随机特性，而且其对初值还非常敏感，不同的初值设置使得其状态响应完全不同。因此其非常适用于信息加密掩盖，目前利用混沌加密并采用混沌同步的解密进行保密通信的研究已经吸引了世界各国研究者的兴趣。目前混沌掩盖主要分为直接掩盖与间接掩盖两类，直接掩盖是采用加法直接进行信息叠加，而间接掩盖则将信息嵌入混沌系统的某一个参数，从而改变混沌系统的状态生成。本专利技术是基于直接掩盖而进行的，一般的直接掩盖的加密方法，可能会遭到破解，因此本专利技术在一般无非线性项混沌系统的基础上，叠加了三个常参数作为密钥，使得保密通信方案更为安全。同时传统的线性定常同步规律的信息恢复精度不高，而本专利技术提供了一种变增益非线性同步规律，可以提高信息恢复的精度，减少恢复后信息的失真。
技术实现思路
为了达到上述目的，本专利技术提供一种基于无非线性项混沌信号掩盖的信号加密传输与恢复方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种基于无非线项混沌系统的信息加密与恢复方法，按照以下步骤进行：步骤一，构建驱动混沌系统状态；步骤二，利用所述驱动混沌系统状态对待发送的信号进行加密；步骤三，将加密后的信号以及所述驱动混沌系统状态发送至信号接收端；步骤四，构建响应混沌系统状态；步骤五，根据加密后的信号、驱动混沌系统状态以及响应混沌系统状态构建误差信号以及同步规律；步骤六，利用响应混沌系统状态对加密后的信号进行解密。进一步的，所述步骤一包括：构建驱动混沌系统状态x1、x2以及x3；其中：其中，与分别为驱动混沌系统状态x1、x2与x3的一阶导数；a、b、c1、c2以及c3为常数。进一步的，所述步骤二包括：对待发送的信号i2进行加密，其中：s2＝x2+i2；s2为加密后的信号，x2为驱动混沌系统中的一驱动混沌系统状态。进一步的，所述步骤四包括：构建响应混沌系统状态y1、y2以及y3；其中：其中，以及分别为响应混沌系统状态y1、y2以及y3的一阶导数；u1、u2以及u3分别为响应混沌系统的同步规律；a、b、c1、c2以及c3为常数。进一步的，所述步骤五包括：首先，根据加密后的信号s2、驱动混沌系统状态x1与x3以及响应混沌系统状态y1、y2以及y3构建误差信号e1a、e2a以及e3a；其中：e1a＝y1-x1＝e1；e2a＝y2-s2＝e2；e3a＝y3-x3＝e3；其次，根据误差信号e1a、e2a以及e3a构建同步规律u1、u2以及u3；其中：其中，ε1、ε2、ε3、k12、k22、k32为控制参数；k1、k2、k3的调节规律为：其中，以及分别为k1、k2以及k3的一阶导数；k1b、k2b、k3b、k1a、k2a、k3a为控制参数。进一步的，所述步骤六包括：利用响应混沌系统状态y1、y2以及y3对加密后的信号s2进行解密；其中：i2a＝s2-y2；i2a为解密后的信号。本专利技术的有益效果是：本专利技术公开了一种基于无非线项混沌系统的信息加密与恢复方法，通过改进型无非线性项混沌系统产生驱动混沌系统信号，通过混沌信号与待传输信息的叠加，实现信息的掩盖。然后在接收端，通过掩盖后的信息与密钥，构造响应混沌系统，并通过构造一类负责的变增益同步规律实现驱动系统与响应系统的状态同步。最后后通过同步后的状态，将信息从加密后的信息中恢复出来，从而实现了信息的加密与解密恢复。本专利技术提出的信息加密与解密方法，由于采用混沌信号进行掩盖，利用了混沌信号的随机特性，而混沌信号的幅值远大于信息信号幅值，并且在传统无非线性项混沌信号的基础上叠加了三个常参数作为密钥信号，使得窃密方解密非常困难。因此本专利技术所提供的保密通信方法具有非常好的安全性，同时本专利技术提供的变增益同步方法，又使得混沌同步具有很高的精度，从而使得恢复后的信息具有失真小的优点，从而使得整个方法具有很高的工程应用价值。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术提供的一种基于无线性项混沌系统的信息加密与恢复方法原理框图。图2是本专利技术实施例所提供方法的驱动系统混沌状态x1。图3是本专利技术实施例所提供方法的驱动系统混沌状态x2。图4是本专利技术实施例所提供方法的驱动系统混沌状态x3。图5是本专利技术实施例所提供方法的驱动系统三维混沌运动曲线。图6是本专利技术实施例所提供方法的加密信号与未加密信号对比图。图7是本专利技术实施例所提供方法的驱动响应系统第一个状态同步曲线。图8是本专利技术实施例所提供方法的驱动响应系统第二个状态同步曲线。图9是本专利技术实施例所提供方法的驱动响应系统第三个状态同步曲线。图10是本专利技术实施例所提供方法的驱动响应系统第一个状态同步误差曲线。图11是本专利技术实施例所提供方法的驱动响应系统第二个状态同步误差曲线。图12是本专利技术实施例所提供方法的驱动响应系统第三个状态同步误差曲线。图13是本专利技术实施例所提供方法的加密信息恢复后的信息曲线。图14是本专利技术实施例所提供方法的恢复后的信息与原信息的对比曲线。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术公开了一种基于无非线项混沌系统的信息加密与恢复方法，参考图1所示，可以通过改进型无非线性项混沌系统产生驱动混沌系统信号，同时在该系统中设置三个常数，作为密钥。通过混沌信号与待传输信息的叠加，实现信息的掩盖。然后在接收端，通过掩盖后的信息与密钥，构造响应混沌系统，并通过构造一类负责的变增益同步规律实现驱动系统与响应系统的状态同步。然后通过同步后的状态，将信息从加密后的信息中恢复出来，从而实现了信息的加密与解密恢复。本专利技术提出的信息加密与解密方法，由于采用混沌信号进行掩盖，利用了混沌信号的随机特性，而混沌信号的幅值远大于信息信号幅值，并且在传统无非线性项混沌信号的基础上叠加了三个常参数作为密钥信号，使得窃密方解密非常困难。因此本专利技术所提供的保密通信方法具有非常好的安全性，同时本专利技术提供的变增益同步方法，又使得混沌同步具有很高的精度，从而使得恢复后的信息具有失真小的优点，从而使得整个方法具有很高的工程应用价值。进一步的，一种基于无非线项混沌系统的信息加密与恢复方法可以包括以下步骤：步骤一：生成改进型无线性项混沌系统的混沌信号，并将该混沌信号作为驱动混沌系统。通过计算机，按照如下微分方程进行改进型无线性项混沌系统的混沌信号生成：将上述系统作为驱动混沌系统。其中，x1、x2与x3为驱动混沌系统状态；与分别为驱动混沌系统状态x1、x2与x3的一阶导数；a、b、c1、c2以及c3为常数且c1、c2以及c3可以作为密钥；进一步的，响应混沌系统可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无非线项混沌系统的信息加密与恢复方法，其特征在于，按照以下步骤进行：步骤一，构建驱动混沌系统状态；步骤二，利用所述驱动混沌系统状态对待发送的信号进行加密；步骤三，将加密后的信号以及所述驱动混沌系统状态发送至信号接收端；步骤四，构建响应混沌系统状态；步骤五，根据加密后的信号、驱动混沌系统状态以及响应混沌系统状态构建误差信号以及同步规律；步骤六，利用响应混沌系统状态对加密后的信号进行解密。

【技术特征摘要】
1.一种基于无非线项混沌系统的信息加密与恢复方法，其特征在于，按照以下步骤进行：步骤一，构建驱动混沌系统状态；步骤二，利用所述驱动混沌系统状态对待发送的信号进行加密；步骤三，将加密后的信号以及所述驱动混沌系统状态发送至信号接收端；步骤四，构建响应混沌系统状态；步骤五，根据加密后的信号、驱动混沌系统状态以及响应混沌系统状态构建误差信号以及同步规律；步骤六，利用响应混沌系统状态对加密后的信号进行解密。2.根据权利要求1所述的信息加密与恢复方法，其特征在于，所述步骤一包括：构建驱动混沌系统状态x1、x2以及x3；其中：其中，与分别为驱动混沌系统状态x1、x2与x3的一阶导数；a、b、c1、c2以及c3为常数。3.根据权利要求2所述的信息加密与恢复方法，其特征在于，所述步骤二包括：对待发送的信号i2进行加密，其中：s2＝x2+i2；s2为加密后的信号，x2为驱动混沌系统中的一驱动混沌系统状态。4.根据权利要求3所述的信息加密与恢复方法，其特征在于，所述步骤四包括：构建响应混沌系统状态y1、y2以及y3；其中：其中，以及分别为响应混沌系统状态y1、y2以及y3的一阶导数；u...

【专利技术属性】
技术研发人员：晋玉强，王宏，雷军委，王玲玲，杨莉莉，于进勇，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军航空工程学院，
类型：发明
国别省市：山东,37