基于双耦合器的超混沌耦合信号调制系统、方法及储存介质技术方案

本发明专利技术公开了一种基于双耦合器的超混沌耦合信号调制系统、方法及储存介质，包括混沌信号产生单元、混沌信号优化单元、两路超混合加密单元和混沌信号调制单元；混沌信号优化单元用于对产生的混沌信号进行优化处理；两路超混合加密单元用于产生多参数密钥，并产生的多变量高维度耦合空间。本发明专利技术设计基于Lienard方程生成混沌信号，采用粒子群优化算法，对产生的混沌信号进行优化处理，同时，采用两路超混合加密单元，产生多参数密钥，并通过不同耦合而产生的多变量高维度耦和空间，提高加密效果，最后采用CSK调制数学模型，对产生的混沌信号进行调节后输出，保障信号稳定输出。

【技术实现步骤摘要】
基于双耦合器的超混沌耦合信号调制系统、方法及储存介质
本专利技术涉及混沌信号
，具体地说，涉及基于双耦合器的超混沌耦合信号调制系统、方法及储存介质。
技术介绍
混沌是非线性动力学系统所特有的运动形式，混沌揭示了自然界及人类社会中普遍存在的复杂性、确定性及随机性的统一，有序与无序的统一，科学的讲，混沌是由确定性系统产生的随机现象，表现为系统相空间轨道呈现出高度的不稳定性，因此基于混沌信号作为加密信号源引起了人们的兴趣，但是目前基于混沌信号作为加密信多为但耦合器产生混沌信号，其加密容易被破解，且信号较弱，无法稳定输出。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供基于双耦合器的超混沌耦合信号调制系统、方法及储存介质，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述技术问题的解决，本专利技术的目的之一在于，提供了基于双耦合器的超混沌耦合信号调制系统，包括混沌信号产生单元、混沌信号优化单元、两路超混合加密单元和混沌信号调制单元；所述混沌信号产生单元用于通过模拟电路产生混沌信号；所述混沌信号优化单元用于对产生的混沌信号进行优化处理；所述两路超混合加密单元用于产生多参数密钥，并产生的多变量高维度耦合空间；所述混沌信号调制单元用于对产生的混沌信号进行调节后输出。作为本技术方案的进一步改进，所述混沌信号产生单元的信号产生步骤如下：S1.1、选取混沌方程、确定参数和初值；S1.2、进行微分数值运算；S1.3、生成离散混沌序列；S1.4、信号增益后，模拟输出；信号增益采用梅森增益算法，其算法公式如下：式中，P为信号的总增益量；n为从源节点到阱节点的前向通路总数；pk为从源节点到阱节点的第k条前向通路总增益。微分数值运算采用Lagrange插值运算，Lagrange插值公式为：设[a，b]上有n+1个互异节点x0，x1，L，xnf(x)的n次Lagrange插值多项式为：作为本技术方案的进一步改进，所述混沌方程基于欧拉算法建立，其算法公式如下：x、y、z为初值，A、B、C为参数值，k为步长，本实施例中，选取初值x＝0.15、y＝0.1、z＝0.1，方程参数值选取A＝16、B＝45.2、C＝4。所述混沌方程还可以基于Lienard方程建立，其方程公式如下：x″+f(x)x′+g(x)＝c(t)；对于任意的有界函数线性系统公式如下：所述混沌方程还可以基于VanderPol方程建立，其方程公式如下：Li′+Ri+Vg-Mi′a＝0。作为本技术方案的进一步改进，所述生成离散混沌序列采用混沌映射算法，其算法公式如下：xk+1＝f(xk)＝rxk(1-xk)＝-r(xk-0.8)2+0.3r；1≤r≤4；0<xk<1；式中，k＝0，1，2，…；可知，xk为区间(0，1)内的小数，若r为2，则有：xk+1＝f(xk)＝2xk(1-xk)＝-2(xk-0.8)2+0.6。作为本技术方案的进一步改进，所述混沌信号优化单元采用粒子群优化算法，其算法包括如下步骤：S2.1、采用Tent映射在可行域中产生粒子的混沌点列，Tent映射的公式如下：S2.2、计算粒群中每个粒子的适应度值，适应度值公式如下：式中，N为群体中粒子数据；S2.3、判定粒子群的聚集程度。作为本技术方案的进一步改进，所述聚集程度的计算公式为：其中，m为相邻子群粒子数；PId为历史最佳位置；xid表示第i个粒子的第d维分量。作为本技术方案的进一步改进，所述两路超混合加密单元(300)包括Cat映射和Logistic映射；Cat映射是一个二维的可逆混沌映射，其公式如下：Logistic映射为自治一维离散动态系统，用一维非线性迭代函数来表征混沌行为，其公式如下：xn+1＝μxn(1-xn)；式中，μ为控制参量，μ确定后，由任意初值X0∈(0，1)，可选代出一个确定的时间序列。其中，产生的明文序列为：x∞＝(X0，X1，…Xi)；产生乱数流的序列为：K∞＝(K0，K1，…yi)；由明文序列与乱数流产生的密文序列为：Y∞＝(Y0，Y1，…Yi)；其中，Yi＝Xi+Ki。作为本技术方案的进一步改进，所述混沌信号调制单元，采用CSK调制数学模型，CSK是一种数字调制方式，其公式如下：其中，modf(x)＝rem(x+1，2)-1；rem(x+1，2)表示x+1对2的余数，则离散时间基带调制信号以调相形式发送，即：将已调信号映射到复平面的单位圆上，则已调信号可写成：本专利技术的目的之二在于，提供了基于双耦合器的超混沌耦合信号调制方法，包括上述中任意一项所述的基于双耦合器的超混沌耦合信号调制系统，包括以下方法步骤：步骤一：选取混沌方程、确定参数和初值，进行微分数值运算后，增益信号，产生混沌信号；步骤二：采用粒子群优化算法，对产生的混沌信号进行优化处理；步骤三：采用两路超混合加密单元，产生多参数密钥，并通过不同耦合而产生的多变量高维度耦和空间；步骤四：采用CSK调制数学模型，对产生的混沌信号进行调节后输出。本专利技术的目的之三在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意一项的基于双耦合器的超混沌耦合信号调制系统。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：该基于双耦合器的超混沌耦合信号调制系统、方法及储存介质中，基于Lienard方程建立混沌方程、确定参数和初值，进行微分数值运算后生成混沌信号，并采用粒子群优化算法，对产生的混沌信号进行优化处理，同时，采用两路超混合加密单元，产生多参数密钥，并通过不同耦合而产生的多变量高维度耦和空间，提高加密效果，最后采用CSK调制数学模型，对产生的混沌信号进行调节后输出，保障信号稳定输出。附图说明图1为实施例1的超混沌耦合信号调制系统框图；图2为实施例1的信号产生步骤流程框图；图3为实施例1的粒子群优化算法流程框图；图4为实施例1的超混沌耦合信号调制方法流程框图；图5为实施例1的混沌系统误码率对比图；(a)L＝10时的误码率RBE比较；图5(b)L＝20时误码率RBE比较；图5(c)L＝80时的误码率RBE比较。图中各个标号意义为：100、混沌信号产生单元；200、混沌信号优化单元；300、两路超混合加密单元；400、混沌信号调制单元；1-Amold混沌系统，2-Henon混沌系统，3-本专利技术混沌系统。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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于双耦合器的超混沌耦合信号调制系统，其特征在于：包括混沌信号产生单元(100)、混沌信号优化单元(200)、两路超混合加密单元(300)和混沌信号调制单元(400)；所述混沌信号产生单元(100)用于通过模拟电路产生混沌信号；所述混沌信号优化单元(200)用于对产生的混沌信号进行优化处理；所述两路超混合加密单元(300)用于产生多参数密钥，并产生的多变量高维度耦合空间；所述混沌信号调制单元(400)用于对产生的混沌信号进行调节后输出。/n

【技术特征摘要】
1.基于双耦合器的超混沌耦合信号调制系统，其特征在于：包括混沌信号产生单元(100)、混沌信号优化单元(200)、两路超混合加密单元(300)和混沌信号调制单元(400)；所述混沌信号产生单元(100)用于通过模拟电路产生混沌信号；所述混沌信号优化单元(200)用于对产生的混沌信号进行优化处理；所述两路超混合加密单元(300)用于产生多参数密钥，并产生的多变量高维度耦合空间；所述混沌信号调制单元(400)用于对产生的混沌信号进行调节后输出。


2.根据权利要求1所述的基于双耦合器的超混沌耦合信号调制系统，其特征在于：所述混沌信号产生单元(100)的信号产生步骤如下：
S1.1、选取混沌方程、确定参数和初值；
S1.2、进行微分数值运算；
S1.3、生成离散混沌序列；
S1.4、信号增益后，模拟输出；信号增益采用梅森增益算法，其算法公式如下：



式中，P为信号的总增益量；n为从源节点到阱节点的前向通路总数；pk为从源节点到阱节点的第k条前向通路总增益。


3.根据权利要求2所述的基于双耦合器的超混沌耦合信号调制系统，其特征在于：所述混沌方程基于欧拉算法建立，其算法公式如下：



x、y、z为初值，A、B、C为参数值，k为步长。


4.根据权利要求2所述的基于双耦合器的超混沌耦合信号调制系统，其特征在于：所述生成离散混沌序列采用混沌映射算法，其算法公式如下：
xk+1＝f(xk)＝rxk(1-xk)＝-r(xk-0.8)2+0.3r；
1≤r≤4；0＜xk＜1；
式中，k＝0，1，2，…。


5.根据权利要求1所述的基于双耦合器的超混沌耦合信号调制系统，其特征在于：所述混沌信号优化单元(200)采用粒子群优化算法，其算法包括如下步骤：
S2.1、采用Tent映射在可行域中产生粒子的混沌点列，Tent映射的公式如下：



S2.2、计算粒群中每个粒子的适应度值，适应度值公式如下：



式中，N...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜森林，仇飞，
申请(专利权)人：南京晓庄学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32