【技术实现步骤摘要】
本公开涉及加密通信，尤其涉及一种基于三维星座缩放加密的ewfrft通信方法。
技术介绍
1、随着无人机技术的迅猛发展，其在各领域的应用日益广泛，但是无人机通信的无线特性使其面临窃听、篡改和劫持等安全威胁。基于物理层安全(physical layersecurity，pls)能够增强信道保密容量、降低窃听信道优势，确保通信数据安全，因此其被引入无人机系统。其中，调制加密作为物理层安全的重要技术手段，能够消除波形的统计特性，有效扰乱信号的分布规律，从而实现低截获概率通信。
2、相关技术中，调制加密的方式主要以二维星座调制为主，但是二维星座调制加密算法单一，加密体制比较传统，存在被窃取的风险。因此，加密技术逐渐向三维星座调制加密进行发展。当前三维星座调制加密主要采用的是在星座点分别绕轴旋转加密及四元数旋转加密的方式，这些方式存在计算复杂度高或加密不够充分的缺陷。
3、在实现技术方面，星座置乱加密主要利用混沌密码和加权分数傅里叶变换(weighted fractional fourier transform，wfrft)等方法实现，将加权分数傅里叶变换与星座加密结合时，一定程度上能够增强通信系统的安全性和隐蔽性。但一方面随着混沌密码分析技术的发展，部分数字混沌面临相空间重构、深度学习等攻击威胁，因此对混沌序列的随机性要求更高；另一方面，wfrft信号形式受到变换阶数的控制，若利用循环相关法、高阶累积量等方法，可以在未知条件下准确识别出wfrft的变换阶数，这对通信系统的安全性带来了一定的威胁。
4、因
5、需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
1、本公开实施例的目的在于提供一种基于三维星座缩放加密的ewfrft通信方法，以对明文信号进行多层加密，使原本重合的星座点变得随机而杂乱，提升通信系统的安全性。
2、根据本公开实施例，提供一种基于三维星座缩放加密的ewfrft通信方法，包括：
3、发送端将明文信息依次进行串并转换处理和三维调制处理，得到传输的明文信号；
4、通过hénon和logistic混沌映射产生混沌序列，并利用所述混沌序列控制布朗运动的参数，生成混沌布朗运动序列；
5、利用所述混沌布朗运动序列生成随机缩放矩阵，并根据所述随机缩放矩阵对所述明文信号进行随机缩放，生成初级加密信号；
6、利用所述混沌布朗运动序列控制ewfrft的变换参数，将所述初级加密信号进行ewfrft变换处理，得到二级加密信号；
7、接收端将所述二级加密信号进行ewfrft逆变换处理，得到初步解密信号；
8、利用所述随机缩放矩阵对所述初步解密信号进行随机缩放，生成解密信号；
9、将所述解密信号依次进行三维解调处理和并串转换处理，得到解密信息。
10、本公开的一示例性实施例中，所述通过hénon和logistic混沌映射产生混沌序列，并利用所述混沌序列控制布朗运动的参数，生成混沌布朗运动序列，包括：
11、在三维空间中，一个点的布朗运动的表达式为：
12、
13、其中，τ∈[0,+∞)是运动步长，α、β表示运动的方向。
14、本公开的一示例性实施例中，所述利用hénon和logistic混沌映射产生混沌序列，并利用所述混沌序列控制布朗运动的参数，生成混沌布朗运动序列，包括：
15、所述hénon的映射表达式为：
16、
17、所述logistic的映射表达式为：
18、x′n+1＝cx′n(1-x′n)(3)
19、其中，n表示混沌序列的迭代次数，xn、yn表示hénon的映射序列，x′n表示logistic的映射序列，a、b、c分别表示控制参数；当1.07≤a≤1.4,b＝0.3时，hénon映射处于混沌状态；当3.57≤c≤4时，logistic映射处于混沌状态；
20、设hénon映射的初值为(x0,y0)，迭代m1次后生成长度为l的混沌序列(xn,yn)，logistic映射的初值为x′0，迭代m2次生成同样长度l的混沌序列x′n，则所述混沌布朗运动序列的表达式为：
21、
22、其中，mean(xn)表示hénon映射序列xn的平均值。
23、本公开的一示例性实施例中，所述发送端将明文信息依次进行串并转换处理和三维调制处理，得到传输的明文信号，包括：
24、将所述明文信息根据正四面体的三维星座进行映射，得到n个星座点，第i个星座点的坐标为(xi,yi,zi)，则所述明文信号为：
25、
26、其中，xn、yn、zn表示第n个星座点的坐标。
27、本公开的一示例性实施例中，所述利用所述混沌布朗运动序列生成随机缩放矩阵，并根据所述随机缩放矩阵对所述明文信号进行随机缩放，生成初级加密信号，还包括以下步骤：
28、构建三维空间中的随机缩放矩阵模型；
29、根据所述混沌布朗运动序列的参数确定所述随机缩放矩阵模型中的方向矢量和缩放因子；
30、利用所述随机缩放矩阵对每个所述星座点进行随机缩放，得到所述初级加密信号。
31、本公开的一示例性实施例中，在所述构建三维空间中的随机缩放矩阵模型的步骤中，所述随机缩放矩阵模型为：
32、
33、其中，n表示方向矢量，nx,ny,nz分别表示方向矢量n的轴坐标，k表示缩放因子。
34、本公开的一示例性实施例中，所述根据所述混沌布朗运动序列的参数确定所述随机缩放矩阵模型中的方向矢量和缩放因子，还包括以下步骤：
35、构建两组所述混沌布朗运动序列；
36、利用其中一组所述混沌布朗运动序列确定所述方向矢量，利用另一组所述混沌布朗运动序列确定所述缩放因子。
37、本公开的一示例性实施例中，所述利用所述随机缩放矩阵对所述初步解密信号进行随机缩放，生成解密信号，还包括以下步骤：
38、根据所述初步解密信号得到星座点的待缩放解密星座信息，利用所述随机缩放矩阵对所述星座点的待缩放解密星座信息进行随机缩放，生成星座点的解密信号；其中，所述第i个星座点的解密信号为：
39、r″i＝r′i×[si(ni,ki)]-1 (7)
40、其中，r″i表示第i个星座点的解密信号，r′i表示第i个星座点的待缩放解密星座信息，si(ni,ki)表示第i个随机缩放矩阵，[·]-1表示矩阵的逆。
41、本公开的一示例性实施例中，在将所述加密信号进行ewfrft变换处理之前，还包括以下步骤：
42、将所述初级加密信号进行i/q变换处理本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于三维星座缩放加密的EWFRFT通信方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于三维星座缩放加密的EWFRFT通信方法，其特征在于，所述通过Hénon和Logistic混沌映射产生混沌序列，并利用所述混沌序列控制布朗运动的参数，生成混沌布朗运动序列，包括：
3.根据权利要求2所述的基于三维星座缩放加密的EWFRFT通信方法，其特征在于，所述利用Hénon和Logistic混沌映射产生混沌序列，并利用所述混沌序列控制布朗运动的参数，生成混沌布朗运动序列，包括：
4.根据权利要求1所述的基于三维星座缩放加密的EWFRFT通信方法，其特征在于，所述发送端将明文信息依次进行串并转换处理和三维调制处理，得到传输的明文信号，包括：
5.根据权利要求4所述的基于三维星座缩放加密的EWFRFT通信方法，其特征在于，所述利用所述混沌布朗运动序列生成随机缩放矩阵，并根据所述随机缩放矩阵对所述明文信号进行随机缩放，生成初级加密信号，还包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的基于三维星座缩放加密的EWFRFT通信方法，其特征
7.根据权利要求5所述的基于三维星座缩放加密的EWFRFT通信方法，其特征在于，所述根据所述混沌布朗运动序列的参数确定所述随机缩放矩阵模型中的方向矢量和缩放因子，还包括以下步骤：
8.根据权利要求4-7任一项所述的基于三维星座缩放加密的EWFRFT通信方法，其特征在于，所述利用所述随机缩放矩阵对所述初步解密信号进行随机缩放，生成解密信号，还包括以下步骤：
9.根据权利要求1所述的基于三维星座缩放加密的EWFRFT通信方法，其特征在于，在将所述加密信号进行EWFRFT变换处理之前，还包括以下步骤：
10.根据权利要求8所述的基于三维星座缩放加密的EWFRFT通信方法，其特征在于，利用所述混沌布朗运动序列控制EWFRFT的变换参数，将所述加密信号进行EWFRFT变换处理，生成加密转换信号的步骤中，
...【技术特征摘要】
1.一种基于三维星座缩放加密的ewfrft通信方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于三维星座缩放加密的ewfrft通信方法，其特征在于，所述通过hénon和logistic混沌映射产生混沌序列，并利用所述混沌序列控制布朗运动的参数，生成混沌布朗运动序列，包括：
3.根据权利要求2所述的基于三维星座缩放加密的ewfrft通信方法，其特征在于，所述利用hénon和logistic混沌映射产生混沌序列，并利用所述混沌序列控制布朗运动的参数，生成混沌布朗运动序列，包括：
4.根据权利要求1所述的基于三维星座缩放加密的ewfrft通信方法，其特征在于，所述发送端将明文信息依次进行串并转换处理和三维调制处理，得到传输的明文信号，包括：
5.根据权利要求4所述的基于三维星座缩放加密的ewfrft通信方法，其特征在于，所述利用所述混沌布朗运动序列生成随机缩放矩阵，并根据所述随机缩放矩阵对所述明文信号进行随机缩放，生成初级加密信号，还包括以下步骤：
【专利技术属性】
技术研发人员：贠彦直，孟庆微，郭京京，王晗，马志强，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军工程大学，
类型：发明
国别省市：
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