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基于单片机的灰度图像混沌保密通信
来源:本站整理  作者:佚名  2010-01-12 11:05:37



所谓保密通信,就是为了防止通信秘密被窃取,在通信的过程中对秘密信息及其传输方式采取隐蔽的手段,从而达到保密的目的。混沌是非线性动力学系统所特有的一种运动形式。自从1990年提出混沌同步的原理并在电路中得以实现以来,混沌控制与同步及其应用迅速成为非线性研究领域的研究热点。同时,混沌现象具有遍历性、非周期性、连续宽带频谱、类噪声等特性,特别适用于保密通信及图像加密领域。现在混沌保密通信大致分为3类:第1类是直接利用混沌进行保密通信,如基于单片机利用Logistic映射对语音信号进行加解密实验[1]、基于PC机利用Logistic映射和Henon映射对图像信号进行加解密实验[2];第2类是利用混沌同步进行保密通信[3-4];第3类是混沌数字编码的异步通信。其中,第2类混沌同步保密通信是当前国际上研究的一大热点。
  本文根据细胞神经网络(CNN)混沌同步的原理,基于单片机进行灰度图像的保密通信实验。通过无噪声、不同程度噪声干扰及同步性能的比较验证了该方案的可行性。
1 CNN混沌模型
  4元CNNs混沌同步保密通信如图1所示[4]。

  发射系统:
    

     传输信号:
  s(t)=KX+200y4+i(t) 

  通过同一个驱动变量s(t),实现同步误差e=x-x′,当e=0时候,也就是平衡状态稳定时,构建的接收方程如下:
  接收系统:
     

式中,取K=[80.190 0、20.154 6、11.936 3、-89.800 0]。
2 系统设计
2.1 单片机及开发工具
  本文使用的单片机为AT89S52,在此基础上实现灰度图像混沌保密通信。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS集成电路芯片8位微控制器,具有8 KB系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51单片机指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程。在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使得AT89S52可为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
     本文使用的单片机开发工具为Keil C51,版本为808A。此开发工具支持汇编/C语言编程。并且提供各种模拟芯片供软件仿真使用。Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统,与汇编语言相比,C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势,易学易用。
2.2 设计流程
     灰度图像为二维信号,而本次设计所需的信号为一维信号,因此,实验前必须如图2所示将灰度图像的二维点阵数组(m×n)转换为一维数组,作为输入信号i(t)。

     

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