[發明專利]一種基于STC15F2K60S2單片機的遠程攝像頭混沌加密通信系統的設計方法

有效

• 申請號: 202010588471.4
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111756519B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 于文新;彭志威;王俊年;周躦波;鐘國亮;蔣丹;李瑞奇;陸洋
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: H04L9/00
• 分類號: H04L9/00;H04L9/40;H04N5/232;H04Q9/00
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• 代理人: 暫無信息

本文發明了一種基于STC15F2K60S2單片機的遠程攝像頭混沌加密通信系統，包括以下步驟：構建新型五維超混沌系統；采用歐拉求解算法對五維超混沌系統進行離散化處理；利用C語言實現離散化的混沌系統；一種基于STC15F2K60S2單片機的遠程攝像頭混沌加密通信系統。本文設計了一種新型五維超混沌系統，五維超混沌系統比一般混沌系統有更復雜的動力學行為，采用歐拉算法對其進行離散化處理并利用C語言實現，歐拉算法能降低單片機產生混沌時所消耗的硬件資源，使單片機內實現混沌具有現實價值。

技術領域

本發明涉及通訊領域，特別涉及一種基于STC15F2K60S2單片機的遠程攝像頭混沌加密通信系統的設計方法。

背景技術

遠程攝像頭在當今社會運用廣泛，尤其家庭、企業、學校使用較多，存在攝像頭的場景時常涉及到隱私內容，如果遠程攝像頭控制信號不經加密或者加密算法易于被破解，則攝像頭的控制權很容易被不法分子獲得，造成隱私的泄露，嚴重時將造成巨大的經濟財產損失和法律糾紛，因此采取一種難以被破解，加密成本低的遠程攝像頭加密通信系統是非常有必要的，信息加密的好處不止信息加密防泄漏還能防止一些外來信號波的干擾。

現如今，數據通信在迅速發展的同時也帶來了一些數據失密的問題，信息被非法截取以及數據庫資料被竊的事件經常會發生，傳統的現代的保密通信存在軟件上有著漏洞，即使是再大的隨機數也會有周期性且有時會十分費時，需要較高的成本，在某些重要領域的電子信息是至關重要的，這些電子信息的泄露可能會導致很多非常嚴重的后果，所以需要將這些信息進行加密，以確保信息不被竊取。

由于混沌對初始條件具有敏感依懶性，即使是兩個完全一樣的混沌系統而且從相差不多的初始條件開始演化，經過一段時間其軌道也會很快變得互不相關，這使得混沌信號具有長期的不可預測性以及抗截獲的能力，通常由于普通單片機的精度有限且實現高精度運算花銷過大使得其使用價值極小，因此普通單片機無法實現或者較難實現四階龍格-庫塔求解算法，使得混沌運用于實際的成本較高，而歐拉算法能極低地減少單片機產生混沌時的硬件開銷，這使得在單片機中產生混沌并且運用于實際生產生活成為可能，因此基于單片機的五維超混沌保密通信方法在利用單片機降低信號加密成本方面具有較高的研究價值。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種硬件成本低、保密效果好、易于實現的基于STC15F2K60S2單片機的遠程攝像頭混沌加密通信系統，本發明通過歐拉算法對所構建的五維超混沌系統進行離散化，然后利用C語言在單片機內對離散化后的系統進行編程，最后對遠程攝像頭控制或反饋信號加密解密電路進行硬件電路設計。

本發明一種基于STC15F2K60S2單片機的遠程攝像頭混沌加密通信系統的設計方法主要包括如下步驟：

步驟一：構建五維超混沌系統；

步驟二：采用歐拉算法對五維超混沌系統進行離散化處理；

步驟三：利用C語言實現五維超混沌系統的離散化軟件程序設計；

步驟四：基于步驟三設計出的五維超混沌系統離散化軟件程序，實現一種基于STC15F2K60S2單片機的遠程攝像頭混沌加密通信系統的加密模塊和解密模塊硬件電路設計；

所述步驟四的具體步驟為：

1-1）加密模塊設計：當加密模塊正常工作時，處理器STC15F2K60S2-1基于所述離散化軟件程序運算產生混沌序列CHAOS，遠程攝像頭控制或反饋信號CT經第一個反向加法電路被單片機產生的混沌序列CHAOS遮掩，產生得到第一個加密后的信號EN；

1-2）解密模塊設計：當加密后的信號EN傳輸至解密模塊時，處理器STC15F2K60S2-2基于所述離散化軟件程序運算產生將產生同步混沌序列，經過第二個反向加法電路中進行解密得到解密后的信號DS。