[發明專利]一種基于五維整數域混沌系統的安全傳輸方法

在審

• 申請號: 202110879474.8
• 申請日: 2021-08-02
• 公開（公告）號: CN113595716A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 陳遠祥;魯帆;鄧怡珺;李嘉豪;劉暢;馬炳;張櫓;程竟爽;余建國
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學;北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: H04L9/00
• 分類號: H04L9/00;H04L29/06;H04L27/20;H04L27/22;H04B7/185;G06F17/11
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 高福勇

本發明公開了一種基于五維整數域混沌系統的安全傳輸方法，在發送端，原始發送的數據首先利用產生的x序列進行異或加密，然后經過QPSK映射，映射后的數據利用y和z序列進行置亂加密和利用w和t序列進行插值加密之后，通過RRC濾波器以及HPA后送入衛星信道；在接收端，首先對接收到的信號進行補償，然后再進行解插值和解置亂，再通過QPSK解調之后通過異或操作，恢復出未加密的信號。本發明通過使用五維的整數域混沌系統進行衛星系統的安全通信，在具有較低復雜度的同時解決了傳統的混沌系統由于計算機精度有限導致的混沌動力學退化的短周期現象。

技術領域

本發明涉及衛星通信技術領域，尤其涉及一種基于五維整數域混沌系統的安全傳輸方法。

背景技術

由于無線信道的開放性，衛星通信容易受到安全威脅，保障衛星通信安全極為重要。

由于混沌序列具有初值敏感性、不可預測性以及偽隨機性的特點，將其應用在衛星通信系統的物理層加密上可以有效的實現安全通信。采用混沌系統的初值作為密鑰，利用混沌序列的狀態值實現物理層上的加密。

例如，文獻1(Zhang,X.,G.Zhu and S.Ma,Remote-sensing image encryption inhybrid domains.Optics Communications,2012.285(7):p.1736-1743)提出了一種新的混合域圖像加密算法，對經過IDWT重構后的圖像進行二維Logistic映射擴散和空間異或運算。文獻2(Usama,M.,et al.,Chaos-based secure satellite imagerycryptosystem.ComputersMathematics with Applications,2010.60(2):p.326-337)利用Logistic、Henon、Tent、Cubic、Sine和Chebyshev等多種混沌映射來增強衛星圖像的密鑰空間、魯棒性和安全性。然而，當混沌系統在計算精度有限的硬件設備中實現時，不可避免的會出現混沌動力學的退化問題。

為了解決混沌動力學退化的問題，文獻3(Zhongyun,Hua,Yicong,Zhou.(2017).One-dimensional nonlinear model for producing chaos.IEEE Transactions onCircuitsSystems I Regular Papers.)將兩個現有的一維混沌映射為新的混沌系統。文獻4(Nagaraj N,Shastry M C,Vaidya P G.Increasing Average Period Lengths bySwitching of Robust Chaos Maps in Finite Precision[J].European PhysicalJournal Special Topics,2008,165(1):73-83)提出再多個相同或不同的混沌系統中不斷切換來增大混沌序列平均周期長度。文獻5(CN104022863B一種整數域混沌電路)實現了整數域混沌系統的電路。

現有的解決混沌動力學退化問題的方案，均是通過級聯多個混沌系統、增大計算精度的方式進行。這樣不僅會增加成本，級聯多個混沌系統的方案也提高了周期的循環長度和計算復雜度，同時引入了輸出序列分布不均勻的問題?？梢?，他們都沒有從根本上解決混沌動力學退化的問題。

因此，如何消除混沌動力學的退化，同時不會引入其他問題是目前亟待解決的問題。

發明內容

本發明針對上述技術問題，提供一種基于五維整數域混沌系統的安全傳輸方法，實現對衛星通信系統的安全傳輸，同時，相較于上述的方案，能夠從根本上解決混沌動力學退化的問題，而且，計算復雜度較低，不會引入其他的問題。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

本發明提供一種基于五維整數域混沌系統的安全傳輸方法，所述的五維整數域混沌系統迭代方程表示為：