[发明专利]基于五维假分数阶及混沌移位键控的电子锁保密通信方法

权利要求书

1.一种基于五维假分数阶及混沌移位键控的电子锁保密通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：构建了五维假分数阶混沌系统；

步骤二：采用Adomian分解算法进行离散化处理；

步骤三：采用混沌序列生成动态密码；

步骤四：对密码进行处理并显示；

步骤五：矩阵键盘输入显示的密码作为密钥，并转换成二进制；

步骤六：采用混沌移位键控保密通信原理对密钥进行保密通信；

步骤七：根据密码与密钥是否相同控制电子锁动作；

其中，所述步骤一中构建的五维假分数阶混沌系统的无量纲表达式为：

(1)，

其中，D_t^q表示分数阶微积分算子， q为正值时表示微分，为负值时表示积分；x₁,x₂,x₃,x₄,x₅为系统的维度，a,b,d,e,f,g为系统参数；取假分数阶q=1.005，系统初值[x₁⁰ x₂⁰ x₃⁰ x₄⁰ x₅⁰]=[1 1 1 1 1]；控制假分数阶混沌系统参数a=10,b=8/3,d=36,f=3,g=28不变，当e=[0,3.2]时，数值结果显示系统处于周期状态；当e=[3.3,9.6]时，数值结果显示系统处于拟周期状态；当e=[9.7,12.2]时，系统处于混沌状态；

其中，所述步骤二的Adomian分解算法具体步骤为：

在真分数和整数阶情况下，系统初始状态：[c₁⁰ c₂⁰ c₃⁰ c₄⁰ c₅⁰] =[x₁⁰ x₂⁰ x₃⁰ x₄⁰ x₅⁰]，

在假分数阶的情况下，系统初始状态为：

(2)，

式中，迭代步长h =0.01，根据Adomian分解法可得：

(3)，

(4)，

(5)，

(6)，

(7)，

(8)，

五维假分数阶混沌系统的解为：

(9)，

式中， t为本次迭代的时间， t₀为上次迭代的时间，迭代步长h=t-t₀=0.01；

其中，电子锁固定端、手持端流程为：

固定端：由STM32F103单片机、LCD1602液晶显示器及按键构成；按键按下时，单片机产生混沌密码值，并显示在LCD1602液晶显示器的第一行；单片机接收手持端传输的待解密序列，通过混沌移位键控解密原理进行解密、还原，得到的值与密码值相同时，则在LCD1602液晶显示器第二行显示“Success”标志并开锁，不同则显示“Failure”且不开锁；

手持端：由STM32F103单片机、LCD1602液晶显示器及矩阵键盘构成；通过矩阵键盘输入固定端LCD1602液晶显示器显示的密码，STM32F103单片机扫描矩阵键盘，将扫描的值作为密钥进行混沌移位键控加密，传输至固定端；LCD1602液晶显示器的第一行实时显示按下的按键值，第二行在数据开始传输时显示“Please wait”；

其中，依据混沌序列的伪随机性和不可预测性，将混沌序列作为动态密码能达到一次一密的效果，将所提出的五维混沌系统模型在参数a=10,b=8/3,d=36,e=12,f=3,g=28，系统阶q=1，步长h=t-t₀=0.01时，系统第三维x₃的混沌序列值作为密码；该序列值在[25.04，140.89]范围内波动，因实际生活中密码都是整数，将产生的混沌序列进行处理得到符合要求的密码；将所提出的混沌系统模型在参数a=10,b=8/3,d=36,e1=9.7,f=3,g=28，系统阶q=1.005时，系统第一维x₁的混沌序列以及混沌系统模型在参数a=10,b=8/3,d=36,e2=12.1,f=3,g=28，系统阶q=1.005时，系统第一维x₁的混沌序列参与混沌移位键控保密通信。