基于广义拟线性观测器同步的AGV控制系统的超混沌决策加密方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于广义拟线性观测器同步的AGV控制系统的超混沌决策加密方法、装置及存储介质，AGV控制系统包括上位机、下位机和通讯模块，上位机和下位机通过通讯模块建立通信，该方法包括：通过上位机将AGV小车的速度控制信号注入Lorenz混沌系统，Lorenz混沌系统通过增广变换构建广义混沌加密系统；接收广义混沌加密系统，并依据广义混沌加密系统构建拟线性观测器；基于拟线性观测器求解，获得拟线性观测器的有效解，实现了对于超混沌系统的决策信息的加密同步及传输。本发明专利技术提供的方法将决策信息的加密解密过程转换为上、下位机的混沌系统的一次同步过程，无需单独设计加密解密算法，具有较为高效的、且易实现的优点。且易实现的优点。且易实现的优点。

【技术实现步骤摘要】
基于广义拟线性观测器同步的AGV控制系统的超混沌决策加密方法


[0001]本专利技术涉及一种基于广义拟线性观测器同步的AGV控制系统的超混沌决策加密方法、装置、下位机及存储介质，属于控制决策加密


技术介绍

[0002]随着通信技术的发展，通信安全越来越受到研究人员的重视。其中智能化控制过程难免会受到外界恶意破坏性攻击，面临严重的信息安全问题，如何保证控制过程中通信数据的机密性、完整性、可用性和抗抵赖性已成为现代控制工程中重点考虑的问题。随着学者对于传统密码学的深入学习，发现其信息有效利用率较低。通过对混沌系统的研究，人们发现混沌信号作为确定系统中的伪随机运动所具有的非周期遍历性以及对初始状态的敏感性等特征使其具备良好的隐蔽性和不可预测性，该动力学行为可以提高保密通信和混沌信息加密的安全性，并具有更高的效率。因此，混沌系统在信息工程领域具有非常广阔的应用前景，利用混沌系统对数据进行加密也成为控制领域中的一个研究热点。
[0003]林青等人利用优化预处理，提高了超混沌系统产生混沌序列的随机性，并进一步创建了与明文图像相关的动态选择特性，并成功应用于图像加密([1]林青,王延江,王珺.基于超混沌系统的图像加密算法[J].中国科学：技术科学,2016(9):9.)。谭云等人利用指数复合型混沌系统迭代输出混沌向量构成置乱矩阵，实现明文图像加密，然后由混沌系统迭代输出的混沌矩阵与明文像素矩阵进行取模运算实现，具有扩散抗差分攻击能力强，安全性能高的优点([1]谭云,张春虎,秦姣华,向旭宇.基于指数复合型混沌系统的图像加密算法[J].华中科技大学学报(自然科学版),2021,49(02):121
‑
126.)。韩凤英利用非线性系统混沌反控制策略强化了原系统的混沌运动特性从而获得了密钥空间大，扩散扰乱性能好的图像加密效果([1]韩凤英.一类非线性系统的混沌反控制在图像加密中的应用[J].邵阳学院学报(自然科学版),2013,10(01):36
‑
39.)。韩飞等人基于超混沌系统产生加密序列，生成有关明文数据的隐私信息密钥提高了信息序列的敏感性，具有较高的抗攻击性，并成功应用于网络用户隐私信息加密([1]韩飞,张葛祥.基于超混沌系统的网络用户隐私信息加密仿真[J].计算机仿真,2021,38(12):295
‑
298.)。余自芳等人利用混沌交叉映射的混沌星座置乱方法，实现了对于型相干光正交频分复用/偏移正交幅度调制系统的信息加密，提高了系统的安全性([1]余自芳,方熙,周扬.安全增强型相干光正交频分复用/偏移正交幅度调制系统的混沌加密[J].北京电子科技学院学报,2021,29(03):57
‑
65.)。
[0004]1990年，美国科学家Pecora L.M和Carroll T.L提出了驱动
‑
响应混沌自同步控制，打破了混沌系统不可控的认知，并引起了控制领域学者们对于混沌同步保密信息方法的兴趣。其中由于以系统的所有状态变量都能得到并可以参加控制为前提的同步加密约束较为苛刻，自然地引入观测器理论进行混沌同步系统的设计。值得注意是，目前，大多数已有的研究方法将混沌系统的同步问题与保密通信分开考虑，这就带来了一些问题：在进行保密通信前如何判断收发端已实现同步；由于未知的干扰使同步效果不理想，如何保证信
息信号的恢复。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于广义拟线性观测器同步的AGV控制系统的超混沌决策加密方法、装置、下位机及存储介质，本专利技术提供的方法将决策信息的加密解密过程转换为收发端(对应上下位机)的混沌系统的一次同步过程，无需单独设计加密解密算法，具有较为高效的、且易实现的优点，同时保证了AGV控制系统中上位机与下位机中决策通信数据的机密性和完整性。
[0006]本专利技术的第一个目的在于提供一种基于广义拟线性观测器同步的AGV控制系统的超混沌决策加密方法。
[0007]本专利技术的第二个目的在于提供一种基于广义拟线性观测器同步的AGV控制系统的超混沌决策加密装置。
[0008]本专利技术的第三个目的在于提供一种下位机。
[0009]本专利技术的第四个目的在于提供一种存储介质。
[0010]本专利技术的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0011]一种基于广义拟线性观测器同步的AGV控制系统的超混沌决策加密方法，所述AGV控制系统包括上位机、下位机和通讯模块，所述上位机和下位机通过通讯模块建立通信，所述方法包括：
[0012]通过所述上位机将AGV小车的速度控制信号注入Lorenz混沌系统，将所述Lorenz混沌系统通过增广变换构建广义混沌加密系统；
[0013]接收所述广义混沌加密系统，并依据所述广义混沌加密系统构建拟线性观测器；
[0014]基于所述拟线性观测器求解，获得所述拟线性观测器的有效解，实现了对于超混沌系统的决策信息的加密同步及传输。
[0015]进一步的，所述Lorenz混沌系统为：
[0016][0017]其中，k＝1,2,3，x
k
为混沌系统状态；
[0018]令则Lorenz混沌系统被表述为：
[0019][0020]将所述Lorenz混沌系统通过增广变换构建广义混沌加密系统，包括：
[0021]构建相应的增广信号为其中，s为速度控制信号；
[0022]根据增广信号和Lorenz混沌系统，构建广义混沌加密系统为：
[0023][0024]对应的控制输出为y＝[CD]ξ。
[0025]进一步的，跟据所述广义混沌加密系统构建的拟线性观测器为：
[0026][0027]其中，矩阵N(x1)为任意Hurwitz矩阵。
[0028]进一步的，所述基于所述拟线性观测器求解，包括：
[0029]矩阵方程为:
[0030][0031]对矩阵方程进行转置和几何变换，得到：
[0032][0033]令则方程为：
[0034][0035]方程为全驱Sylvester矩阵，其解为观测器系数矩阵P(x1)和辅助矩阵W(x1)，被表述为如下参数形式：
[0036][0037]其中，Θ(x1)为任意自由矩阵变量，观测器系数矩阵N(x1)为任意Hurwitz矩阵；观测器系数Q(x1)由公式(8)获得。
[0038]进一步的，所述获得所述拟线性观测器的有效解，实现了对于超混沌系统的决策信息的加密同步及传输，包括：
[0039]由方程：
[0040][0041](6)
[0042]得到如下联合形式的矩阵方程：
[0043][0044]带入公式(8)得到的参数形式：
[0045][0046]由式(11)可知观测器矩阵L(x1)和Q(x1)存在条件为存在矩阵Θ(x1)和M(x1)使得下述秩条件成立：
[0047][0048]且被表示为：
[0049][0050]依据获得的有效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于广义拟线性观测器同步的AGV控制系统的超混沌决策加密方法，所述AGV控制系统包括上位机、下位机和通讯模块，所述上位机和下位机通过通讯模块建立通信，其特征在于，所述方法包括：通过所述上位机将AGV小车的速度控制信号注入Lorenz混沌系统，将所述Lorenz混沌系统通过增广变换构建广义混沌加密系统；接收所述广义混沌加密系统，并依据所述广义混沌加密系统构建拟线性观测器；基于所述拟线性观测器求解，获得所述拟线性观测器的有效解，实现了对于超混沌系统的决策信息的加密同步及传输。2.根据权利要求1所述的超混沌决策加密方法，其特征在于，所述Lorenz混沌系统为：其中，k＝1,2,3，x
k
为混沌系统状态；令则Lorenz混沌系统被表述为：将所述Lorenz混沌系统通过增广变换构建广义混沌加密系统，包括：构建相应的增广信号为其中，s为速度控制信号；根据增广信号和Lorenz混沌系统，构建广义混沌加密系统为：对应的控制输出为y＝[C D]ξ。3.根据权利要求2所述的超混沌决策加密方法，其特征在于，跟据所述广义混沌加密系统构建的拟线性观测器为：其中，矩阵N(x1)为任意Hurwitz矩阵。4.根据权利要求3所述的超混沌决策加密方法，其特征在于，所述基于所述拟线性观测器求解，包括：矩阵方程为:
对矩阵方程进行转置和几何变换，得到：令则方程为：方程为全驱Sylvester矩阵，其解为观测器系数矩阵P(x1)和辅助矩阵W(x1)，被表述为如下参数形式：其中，Θ(x1)为任意自由矩阵变量，观测器系数矩阵N(x1)为任意Hurwitz矩阵；观测器系数Q(x1)由公式(8)获得。5.根据权利要求4所述的超混沌决策加密方法，其特征在于，所述获得...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢巍，刘龙文，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：