CN108075878A - 一种基于发射端的混沌语音保密通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于发射端的混沌语音保密通信方法，包括以下步骤：1)在发射端随机产生一段双极性二值序列；2)利用上述所产生的二值序列在二阶逆时混沌***中产生所对应的逆时混沌序列；3)在发射端将逆时混沌序列按照从小到大进行排序；4)按照逆时混沌序列的排列顺序的序号对发射端的语音信号进行排序；5)接收端接收置乱的语音信号以及逆时混沌信号的排列顺序；6)按照逆时混沌信号排列顺序的逆向排序在接收端恢复出原始的语音信号。本发明通过逆时混沌***所产生的混沌信号实现对语音信号进行加密。
Description
技术领域
本发明属于语音保密通信技术领域，具体涉及一种基于发射端的混沌语音保密通信方法。
背景技术
近年来人们通过混沌理论的研究，发现混沌是存在于各种运动的，无论是高级的机械运动，还是低级的常规运动，甚至在人们的脑部运动中也存在混沌现象。因此，混沌这一新型的运动形态是普遍存在于整个人类社会以及整个世界。混沌理论的发掘，是人们打开新世界的钥匙。现如今混沌在研究宏观世界的动力学中当中发展十分的迅速。
如今，混沌与许多学科相互交错、渗透、促进，综合发展，使得混沌在多个领域中得到了广泛的应用，包括保密通信、神经网络、经济学。虽然混沌是高度复杂并且无规则，但目前发现混沌是可以控制的，并且能实现同步，这就使得混沌保密通信发展成为目前主流的通信加密方法之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于发射端的混沌语音保密通信方法，通过逆时混沌***所产生的混沌信号对语音信号进行加密。
本发明采用如下的技术方案来实现：
一种基于发射端的混沌语音保密通信方法，包括以下步骤：
1)在发射端随机产生一段双极性二值序列；
2)利用上述所产生的二值序列在二阶逆时混沌***中产生所对应的逆时混沌序列；
3)在发射端将逆时混沌序列按照从小到大进行排序；
4)按照逆时混沌序列的排列顺序的序号对发射端的语音信号进行排序；
5)接收端接收置乱的语音信号以及逆时混沌信号的排列顺序；
6)按照逆时混沌信号排列顺序的逆向排序在接收端恢复出原始的语音信号。
本发明进一步的改进在于，步骤2)中，二阶逆时混沌***的数学表达式为：
其中u是逆时混沌信号，是逆时混沌信号u的一阶微分，是逆时混沌信号的u二阶微分β和ω是该***的控制参数，ω为角频率；
激励函数s(t)描述为：s(t)＝sn,n＜t≤n+1 (2)
且有，二阶逆时混沌信号的通解表达式为：
逆时混沌信号的波形由ug叠加组成，将产生的一系列的二值序列s0代入到(2)中得到s(t)；
将得到的s(t)代入到公式(1)中得到所对应的逆时混沌序列u(t)。
本发明进一步的改进在于，步骤3)中，将逆时混沌序列按照从小到大的顺序进行排列，如下：
[BI]＝sort(u) (3)
其中u(t)是原始逆时混沌信号，B是从小到大的排序后的逆时混沌信号，I是排序后逆时混沌的序号。
本发明进一步的改进在于，步骤4)中，对原始的语音信号按照逆时混沌信号的排列顺序的序号进行排序，如公式4所示；
X1(i)＝X(I(i)) (4)
其中X是原始的语音信号，X1是置乱后的语音信号，i＝1,2...。
本发明进一步的改进在于，步骤5)中，接受端接收置乱的语音信号X1以及置乱后逆时混沌的信号排列序号I。
本发明进一步的改进在于，步骤6)中，利用置乱逆时混沌信号的序号I(i)，对所接受的置乱语音信号进行逆向排序，如公式(5)所示；
当k＝I(i)时，X2(k)＝X1(i) (5)
其中，X1是被置乱的语音信号，X2是在接收端恢复出来语音信号，k＝1,2...；
进而恢复出原始的语音信号X2。
本发明具有如下有益的技术效果：
1、信号加密解密方式简单，信号加密性能强。
2、产生逆时混沌信号的二值序列是随机产生的，因此，每次所产生的逆时混沌信号是不同的，所以，每次的排列顺序是不同的。
3、加密成本低，只需要将原始的语音信号按照特定的排列顺序进行置乱即可。
4、信道中传输的信号都是乱码的，没有初始得排列顺序是无法解密信号的。
5、信号的解密方法简单，只需置乱的语音信号和原始的逆时混沌的排列顺序即可解密信号。
附图说明
图1是随机产生的二值序列图；
图2是利用随机产生的二值序列产生逆时混沌信号图；
图3是原始的语音信号的采样图
图4是按照逆时混沌排序所对应的序列对原始的语音信号排序后的图；
图5是接收端恢复出的原始的语音信号图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施方式对本发明进行详细的说明。
本发明所采用的是二阶逆时混沌***，它的数学表达式为：
其中u是所需要产生的逆时混沌信号，是u的二阶微分，是u的一阶微分，β和ω是该***的控制参数，ω被定义为角频率；
强迫函数s(t)描述为：s(t)＝sn,n＜t≤n+1 (2)
二阶逆时混沌信号的通解可以写为：
逆时混沌信号的波形可以由ug叠加组成。
先产生一系列的二值序列s0＝[1-1-1 1-1-1-1 1-1 1 1-1 1 1-1-1-1 1-1 1 1-1-1 1-1 1-1-1 1 1-1-1 1-1 1 1-1 1-1-1-1 1-1-1 1-1 1 1-1-1 1-1-1 1-1-1-1 1-1 11-1 1 1-1 1-1-1 1-1-1-1 1-1 1 1-1 1 1-1-1-1 1-1 1 1-1-1 1-1 1-1-1 1 1-1-1 1-11 1-1-1 1-1-1-1 1-1 1 1-1 1 1-1-1-1 1-1 1 1-1-1 1-1 1-1-1 1 1-1-1 1-1 1 1-11-1-1-1 1-1-1 1-1 1 1-1-1 1-1-1 1-1-1-1 1-1 1 1-1 1 1-1 1-1-1 1-1-1-1 1-1 11-1 1 1-1-1-1 1-1 1 1-1-1 1-1 1-1-1 1 1-1-1 1-1 1 1-1-1 1-1-1-1 1-1 1 1-1 11-1-1-1 1-1 1 1-1-1 1-1 1-1-1 1 1-1-1 1-1 1 1-1 1-1-1-1 1-1-1 1-1 1 1-1-1 1-1-1 1-1-1-1 1-1 1 1-1 1 1-1 1-1-1 1-1-1-1 1-1 1 1-1 1 1-1-1-1 1-1 1 1-1-1 1-11-1-1 1 1-1-1 1-1 1 1-1-1 1-1-1-1 1-1 1 1-1 1 1-1-1-1 1-1 1 1-1-1 1-1 1-1-1 11-1-1 1-1 1 1-1 1-1-1-1 1-1-1 1-1 1 1-1-1 1-1-1 1-1-1-1 1-1 1 1-1 1 1-1 1-1-11-1-1-1 1-1 1 1-1 1 1-1-1-1 1-1 1 1-1-1 1-1 1-1-1 1 1-1-1 1-1 1 1-1-1 1-1-1-11-1 1 1-1 1 1-1-1-1 1-1 1 1-1-1 1-1 1-1-1 1 1-1-1 1-1 1 1-1 1-1-1-1 1-1-1 1-11 1-1-1 1-1-1 1-1-1-1 1-1 1 1-1 1 1-1 1-1-1 1-1-1-1 1-1 1 1-1 1 1-1-1-1 1]；
将上面所产生的s0代入到公式(2)中得到s(t)；
将得到的s(t)代入到公式(1)中得到所对应的逆时混沌序列u(t)；
将逆时混沌序列按照从小到大的顺序进行排列；
[BI]＝sort(u) (3)
其中u(t)是原始逆时混沌信号，B是从小到大的排序后的逆时混沌信号，I是排序后逆时混沌的序号；
对原始的语音信号按照逆时混沌信号的排列顺序的序号进行排序，如公式4所示；
X1(i)＝X(I(i)) (4)
其中X是原始的语音信号，X1是置乱后的语音信号，i＝1,2...；
在接受端接收置乱的语音信号X1以及置乱后逆时混沌的信号排列序号I；
利用置乱逆时混沌信号的序号I(i)，对所接受的置乱语音信号进行逆向排序，如公式5所示；
当k＝I(i)(i＝1,2...)时，X2(k)＝X1(i) (5)
其中，X1是被置乱的语音信号，X2是在接收端恢复出来语音信号k＝1,2...；
恢复出原始的语音信号X2。
以一段语音信号为例进行测试该方法的可行性，图1是随机产生的二值序列图，图2利用随机产生的二值序列产生逆时混沌信号图，图3是对一原始的语音信号按照采样频率11025Hz的采样图，图4按照逆时混沌排序所对应的序列对原始的语音信号排序后的图；图5接收端恢复出的原始的语音信号图，由上述几幅图可以看出来该加密方法的可行性。
Claims (6)
1.一种基于发射端的混沌语音保密通信方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在发射端随机产生一段双极性二值序列；
2)利用上述所产生的二值序列在二阶逆时混沌***中产生所对应的逆时混沌序列；
3)在发射端将逆时混沌序列按照从小到大进行排序；
4)按照逆时混沌序列的排列顺序的序号对发射端的语音信号进行排序；
5)接收端接收置乱的语音信号以及逆时混沌信号的排列顺序；
6)按照逆时混沌信号排列顺序的逆向排序在接收端恢复出原始的语音信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于发射端的混沌语音保密通信方法，其特征在于，步骤2)中，二阶逆时混沌***的数学表达式为：
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</mrow>
</mrow>
其中u是逆时混沌信号，是逆时混沌信号u的一阶微分，是逆时混沌信号的u二阶微分，β和ω是该***的控制参数，ω为角频率；
激励函数s(t)描述为：s(t)＝sn,n＜t≤n+1 (2)
且有，二阶逆时混沌信号的通解表达式为：
<mrow>
<msub>
<mi>u</mi>
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逆时混沌信号的波形由ug叠加组成，将产生的一系列的二值序列s0代入到(2)中得到s(t)；
将得到的s(t)代入到公式(1)中得到所对应的逆时混沌序列u(t)。
3.根据权利要求2所述的一种基于发射端的混沌语音保密通信方法，其特征在于，步骤3)中，将逆时混沌序列按照从小到大的顺序进行排列，如下：
[BI]＝sort(u) (3)
其中u(t)是原始逆时混沌信号，B是从小到大的排序后的逆时混沌信号，I是排序后逆时混沌的序号。
4.根据权利要求3所述的一种基于发射端的混沌语音保密通信方法，其特征在于，步骤4)中，对原始的语音信号按照逆时混沌信号的排列顺序的序号进行排序，如公式4所示；
X1(i)＝X(I(i)) (4)
其中X是原始的语音信号，X1是置乱后的语音信号，i＝1,2...。
5.根据权利要求4所述的一种基于发射端的混沌语音保密通信方法，其特征在于，步骤5)中，接受端接收置乱的语音信号X1以及置乱后逆时混沌的信号排列序号I。
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当k＝I(i)时，X2(k)＝X1(i) (5)
其中，X1是被置乱的语音信号，X2是在接收端恢复出来语音信号，k＝1,2...；
进而恢复出原始的语音信号X2。
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