[发明专利]一种基于五维整数域混沌系统的安全传输方法

说明书

本发明公开了一种基于五维整数域混沌系统的安全传输方法，在发送端，原始发送的数据首先利用产生的x序列进行异或加密，然后经过QPSK映射，映射后的数据利用y和z序列进行置乱加密和利用w和t序列进行插值加密之后，通过RRC滤波器以及HPA后送入卫星信道；在接收端，首先对接收到的信号进行补偿，然后再进行解插值和解置乱，再通过QPSK解调之后通过异或操作，恢复出未加密的信号。本发明通过使用五维的整数域混沌系统进行卫星系统的安全通信，在具有较低复杂度的同时解决了传统的混沌系统由于计算机精度有限导致的混沌动力学退化的短周期现象。

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，尤其涉及一种基于五维整数域混沌系统的安全传输方法。

背景技术

由于无线信道的开放性，卫星通信容易受到安全威胁，保障卫星通信安全极为重要。

由于混沌序列具有初值敏感性、不可预测性以及伪随机性的特点，将其应用在卫星通信系统的物理层加密上可以有效的实现安全通信。采用混沌系统的初值作为密钥，利用混沌序列的状态值实现物理层上的加密。

例如，文献1(Zhang,X.,G.Zhu and S.Ma,Remote-sensing image encryption inhybrid domains.Optics Communications,2012.285(7):p.1736-1743)提出了一种新的混合域图像加密算法，对经过IDWT重构后的图像进行二维Logistic映射扩散和空间异或运算。文献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等多种混沌映射来增强卫星图像的密钥空间、鲁棒性和安全性。然而，当混沌系统在计算精度有限的硬件设备中实现时，不可避免的会出现混沌动力学的退化问题。

为了解决混沌动力学退化的问题，文献3(Zhongyun,Hua,Yicong,Zhou.(2017).One-dimensional nonlinear model for producing chaos.IEEE Transactions onCircuitsSystems I Regular Papers.)将两个现有的一维混沌映射为新的混沌系统。文献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)提出再多个相同或不同的混沌系统中不断切换来增大混沌序列平均周期长度。文献5(CN104022863B一种整数域混沌电路)实现了整数域混沌系统的电路。

现有的解决混沌动力学退化问题的方案，均是通过级联多个混沌系统、增大计算精度的方式进行。这样不仅会增加成本，级联多个混沌系统的方案也提高了周期的循环长度和计算复杂度，同时引入了输出序列分布不均匀的问题。可见，他们都没有从根本上解决混沌动力学退化的问题。

因此，如何消除混沌动力学的退化，同时不会引入其他问题是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明针对上述技术问题，提供一种基于五维整数域混沌系统的安全传输方法，实现对卫星通信系统的安全传输，同时，相较于上述的方案，能够从根本上解决混沌动力学退化的问题，而且，计算复杂度较低，不会引入其他的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种基于五维整数域混沌系统的安全传输方法，所述的五维整数域混沌系统迭代方程表示为：