[發明專利]用于動力電池溯源管理的改進Lorenz與Zigzag變換的加密方法

有效

• 申請號: 202010910111.1
• 申請日: 2020-09-02
• 公開（公告）號: CN112116048B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 金梅;李媛媛;郝興軍;楊曼;劉強;李義輝;馬子薦;趙偉;孟金嶺
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G06K19/06
• 分類號: G06K19/06;G06F21/60;G06N7/08;G06F17/16
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產權代理事務所(普通合伙) 11474
• 代理人: 王冬杰

本發明公開了一種用于動力電池溯源管理的改進Lorenz與Zigzag變換的加密方法，其包括如下步驟：建立完整的溯源管理體系，將動力電池生產、銷售、報廢、回收、拆解再利用等生命周期的信息分階段編碼進QR碼；將彩色QR圖像分解為RGB三個通道的灰度QR碼圖像，進行改進Lorenz混沌加密與Zigzag變換，得到加密后的灰度QR碼圖像，對其三通道合并，最后生成加密的彩色QR碼并上傳形成數據庫；解密是加密的逆過程，還原出初始QR碼圖像，用戶通過掃描設備就可查詢到電池的溯源信息。本發明增加了解密難度，大幅度提高了QR碼信息的保密性和隱私性，有效地保護了動力電池的信息，構建了動力電池信息在各個階段加密、解密、上傳的溯源管理體系，對電池的回收利用提供了前提保障。

技術領域

本發明屬于編碼技術領域，具體涉及一種用于動力電池溯源管理的改進Lorenz與Zigzag變換的加密方法。

背景技術

隨著當今世界能源短缺、環境污染等問題的日益凸顯，電動汽車因其節能、環保的優點，得到了大量關注。而動力電池作為電動汽車整個體系的關鍵，其梯次利用問題也在社會上引起了廣泛地討論。動力電池的梯次利用，是指對電動汽車上的廢舊動力電池進行拆解、檢測、分類、重組。根據電池的使用狀況將其分檔利用，應用于其它領域，充分發揮其剩余價值。因此建立并完善動力電池的溯源系統，對電池生產、運用、報廢、消亡進行全生命周期有效管控，有著重要的意義與價值。

QR碼是由日本Denso公司研制的一種矩陣式二維碼，其信息容量大，可靠性和防偽性強，在快速及全方位識別等方面都具有很大的優勢。利用QR碼的優勢，將電池全生命周期信息編碼在QR碼內，對實現動力電池溯源系統的管理提供了很大的方便。但是由于QR碼編碼解碼的算法本身是公開的，其所攜帶的信息如果被無關的組織、機構或是個人隨意讀取，很容易造成不必要的信息泄露、隱私曝光。所以在以QR碼為媒介進行敏感信息傳遞時，需要有一種簡單、快速、有效的加密手段。對圖像最常用的方法就是像素值的置亂-擴散，現在加密的方法有很多，如混沌映射、Arnold、DES與AES等。但是這些傳統的加密方法普遍在安全性、復雜程度與密鑰空間上存在問題。

發明內容

針對上述現有技術不足，本發明提出了一種用于動力電池溯源管理的改進Lorenz與Zigzag變換的加密方法。對包含電池信息的QR碼圖像分解為RGB三個通道的圖像，用Lorenz混沌系統得到的三條混沌序列按一定的規則對上述圖像的像素值進行擴散，然后經過改進的Zigzag變換，置亂像素的位置，將加密后的QR碼圖像三通道合并得到加密QR碼。基于像素的位置置亂與像素值的擴散，實現在動力電池全生命周期的溯源系統中對包含有關電池信息的QR碼圖像進行加密，提高信息的安全性。本發明的目的是有效的保證在動力電池全生命周期溯源系統中各個階段QR碼內電池信息的安全，提出了在三維混沌加密的基礎上，再結合改進的Zigzag變換，得到QR碼加密圖像的方法。

為了解決上述存在的技術問題，實現發明目的，本發明是通過以下技術方案實現的：

一種用于動力電池溯源管理的改進Lorenz與Zigzag變換的加密方法，其包括如下步驟：

S1、將明文信息動力電池各生命周期的電池數據編碼生成大小為n×n的彩色QR碼圖像Q₀；

S2、將所述圖像Q₀分解為RGB三個通道的灰度圖像，其矩陣分別為R(n,n)、G(n,n)和B(n,n)；

S3、利用Matlab2018b軟件及表達式(2)，使Lorenz混沌系統產生三條混沌序列:

{x(k),y(k),z(k)|k＝1,2...}；

所述表達式(2)為：