[发明专利]用于动力电池溯源管理的改进Lorenz与Zigzag变换的加密方法

说明书

本发明公开了一种用于动力电池溯源管理的改进Lorenz与Zigzag变换的加密方法，其包括如下步骤：建立完整的溯源管理体系，将动力电池生产、销售、报废、回收、拆解再利用等生命周期的信息分阶段编码进QR码；将彩色QR图像分解为RGB三个通道的灰度QR码图像，进行改进Lorenz混沌加密与Zigzag变换，得到加密后的灰度QR码图像，对其三通道合并，最后生成加密的彩色QR码并上传形成数据库；解密是加密的逆过程，还原出初始QR码图像，用户通过扫描设备就可查询到电池的溯源信息。本发明增加了解密难度，大幅度提高了QR码信息的保密性和隐私性，有效地保护了动力电池的信息，构建了动力电池信息在各个阶段加密、解密、上传的溯源管理体系，对电池的回收利用提供了前提保障。

技术领域

本发明属于编码技术领域，具体涉及一种用于动力电池溯源管理的改进Lorenz与Zigzag变换的加密方法。

背景技术

随着当今世界能源短缺、环境污染等问题的日益凸显，电动汽车因其节能、环保的优点，得到了大量关注。而动力电池作为电动汽车整个体系的关键，其梯次利用问题也在社会上引起了广泛地讨论。动力电池的梯次利用，是指对电动汽车上的废旧动力电池进行拆解、检测、分类、重组。根据电池的使用状况将其分档利用，应用于其它领域，充分发挥其剩余价值。因此建立并完善动力电池的溯源系统，对电池生产、运用、报废、消亡进行全生命周期有效管控，有着重要的意义与价值。

QR码是由日本Denso公司研制的一种矩阵式二维码，其信息容量大，可靠性和防伪性强，在快速及全方位识别等方面都具有很大的优势。利用QR码的优势，将电池全生命周期信息编码在QR码内，对实现动力电池溯源系统的管理提供了很大的方便。但是由于QR码编码解码的算法本身是公开的，其所携带的信息如果被无关的组织、机构或是个人随意读取，很容易造成不必要的信息泄露、隐私曝光。所以在以QR码为媒介进行敏感信息传递时，需要有一种简单、快速、有效的加密手段。对图像最常用的方法就是像素值的置乱-扩散，现在加密的方法有很多，如混沌映射、Arnold、DES与AES等。但是这些传统的加密方法普遍在安全性、复杂程度与密钥空间上存在问题。

发明内容

针对上述现有技术不足，本发明提出了一种用于动力电池溯源管理的改进Lorenz与Zigzag变换的加密方法。对包含电池信息的QR码图像分解为RGB三个通道的图像，用Lorenz混沌系统得到的三条混沌序列按一定的规则对上述图像的像素值进行扩散，然后经过改进的Zigzag变换，置乱像素的位置，将加密后的QR码图像三通道合并得到加密QR码。基于像素的位置置乱与像素值的扩散，实现在动力电池全生命周期的溯源系统中对包含有关电池信息的QR码图像进行加密，提高信息的安全性。本发明的目的是有效的保证在动力电池全生命周期溯源系统中各个阶段QR码内电池信息的安全，提出了在三维混沌加密的基础上，再结合改进的Zigzag变换，得到QR码加密图像的方法。

为了解决上述存在的技术问题，实现发明目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于动力电池溯源管理的改进Lorenz与Zigzag变换的加密方法，其包括如下步骤：

S1、将明文信息动力电池各生命周期的电池数据编码生成大小为n×n的彩色QR码图像Q₀；

S2、将所述图像Q₀分解为RGB三个通道的灰度图像，其矩阵分别为R(n,n)、G(n,n)和B(n,n)；

S3、利用Matlab2018b软件及表达式(2)，使Lorenz混沌系统产生三条混沌序列:

{x(k),y(k),z(k)|k＝1,2...}；

所述表达式(2)为：