事件触发控制方法、装置及混沌保密通信系统与流程

本发明涉及保密通信技术领域，尤其涉及一种事件触发控制方法、事件触发控制装置及包括该事件触发控制装置的混沌保密通信系统。

背景技术：

混沌现象是确定性系统中的一种不规则运动，存在于大量的非线性系统当中。混沌信号由于它的不确定性、不可重复性以及初值敏感等特性使其可以有效的应用在保密通信领域。

为了实现混沌保密通信，首先需要解决的问题就是能有效的实现混沌系统的同步。混沌同步的含义指的是两个或多个混沌系统在某种控制方式下使其混沌运动达到一致的过程，混沌同步在研究上也分为完全同步、广义同步、相位同步、滞后同步、投影同步、组合同步、复合同步以及反同步等等。对于实现混沌同步的控制方法也取得了巨大的进步，其中就包括线性反馈控制、主动控制、自适应控制、非线性控制、间歇控制以及滑模控制等等。

但是上述实现混沌同步的控制方法均会造成通信资源和控制资源的浪费，且不能有效实现混沌的同步。

技术实现要素：

本发明提供了一种事件触发控制方法、事件触发控制装置及包括该事件触发控制装置的混沌保密通信系统，解决相关技术中存在的通信资源和控制资源的浪费问题。

作为本发明的第一个方面，提供一种事件触发控制方法，其中，所述事件触发控制方法应用于混沌保密通信系统中，包括：

设定事件控制策略；

根据所述事件控制策略对所述混沌保密通信系统进行控制。

进一步地，所述设定事件控制策略，包括：

设定触发条件和控制方式；

其中，所述触发条件包括所述混沌保密通信系统中的发送端与接收端的信号同步误差在预设误差范围内；

所述控制方式包括输出控制信号，所述控制信号用于实现所述混沌保密通信系统中的发送端与接收端的信号同步。

进一步地，所述根据所述事件控制策略对所述混沌保密通信系统进行控制，包括：

在所述混沌保密系统不满足所述触发条件时，输出所述控制信号。

作为本发明的另一个方面，提供一种事件触发控制装置，其中，所述事件触发控制装置应用于混沌保密通信系统中，包括：

设定模块，用于设定事件控制策略；

控制模块，用于根据所述事件控制策略对所述混沌保密通信系统进行控制。

作为本发明的另一个方面，提供一种混沌保密通信系统，其中，包括：发送装置、接收装置和信号传输通道，所述发送装置和所述接收装置通过所述信号传输通道通信连接，所述接收装置包括前文所述的事件触发控制装置，所述发送装置能够通过所述信号传输通道向所述接收装置发送带有遮掩信号的明文信号，所述接收装置能够在所述事件触发控制装置的控制下获得所述明文信号。

进一步地，所述发送装置包括：驱动混沌电路和明文信号，所述驱动混沌电路能够输出混沌信号，所述混沌信号与所述明文信号叠加后输出至所述信号传输通道。

进一步地，所述发送装置还包括第一延时电路，所述第一延时电路与所述混沌信号和所述明文信号叠加后的输出端连接，所述第一延时电路能够产生第一延时信号，并与叠加后的所述混沌信号和所述明文信号叠加并输出至所述信号传输通道。

进一步地，所述接收装置包括：响应混沌电路和事件触发控制装置，所述事件触发控制装置与所述响应混沌电路电连接，所述响应混沌电路能够在所述事件触发控制装置的控制下对所述发送装置发送的带有遮掩信号的明文信号进行恢复并获得所述明文信号。

进一步地，所述接收装置还包括：第二延时电路，所述第二延时电路与所述响应混沌电路电连接，所述第二延时电路能够对所述响应混沌系统输出的信号进行延时后获得所述明文信号。

进一步地，所述事件触发控制装置包括事件触发控制器。

本发明提供的事件触发控制方法，通过设定事件控制策略，可以根据该事件控制策略实现对混沌保密通信系统的控制，从而可以节约通信和控制资源，实现混沌保密通信系统的有效保密通信。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明提供的混沌保密通信系统的结构框图。

图2为本发明提供的事件触发控制方法的流程图。

图3本发明实施例中明文信号s(t)的曲线图。

图4本发明实施例中发往接收端的混合信号r(t)的曲线图。

图5本发明实施例中接收端明文信号复现的曲线图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本领域技术人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包括，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了实现保密通信过程中能够节约通信资源，如图1所示，本发明实施例提供了一种混沌保密通信系统，其中，包括：发送装置100、接收装置200和信号传输通道300，所述发送装置100和所述接收装置200通过所述信号传输通道300通信连接，所述接收装置200包括下文所述的事件触发控制装置210，所述发送装置100能够通过所述信号传输通道300向所述接收装置200发送带有遮掩信号的明文信号，所述接收装置200能够在所述事件触发控制装置210的控制下获得所述明文信号。

本发明实施例提供的混沌保密通信系统，采用了事件触发控制装置，该事件触发控制装置能够在满足触发条件时输出控制信号，而在不满足触发条件时不进行任何控制，这样可以在实现控制的同时有效节省通信资源和控制资源。

具体地，所述发送装置100包括：驱动混沌电路110和明文信号120，所述驱动混沌电路110能够输出混沌信号，所述混沌信号与所述明文信号120叠加后输出至所述信号传输通道300。

需要说明的是，本发明实施例的待加密的所述明文信号120可以为s(t)＝3sin(0.1πt)+5cos(0.2πt)，其中t表示时间，结合图1所示，所述驱动混沌电路110可以按照下述方式设计。

所述驱动混沌电路可以为chua’s混沌系统，形式如下：

其中，f(x1)＝bx1+0.5(a-b)(|x1+1|-|x1-1|)，α,β,a,b是已知的系统参数，且a<b<0；x＝(x1,x2,x3)^t表示chua’s混沌系统状态变量。当参数α＝9.2156,β＝15.9946,a＝-1.24905,b＝-0.75735时，chua’s混沌系统处于混沌状态。

进一步具体地，所述发送装置100还包括第一延时电路130，所述第一延时电路130与所述混沌信号和所述明文信号叠加后的输出端连接，所述第一延时电路能够产生第一延时信号，并与叠加后的所述混沌信号和所述明文信号叠加并输出至所述信号传输通道。

具体地，所述接收装置200包括：响应混沌电路220和事件触发控制装置210，所述事件触发控制装置210与所述响应混沌电路220电连接，所述响应混沌电路220能够在所述事件触发控制装置210的控制下对所述发送装置发送的带有遮掩信号的明文信号进行恢复并获得所述明文信号。

具体地，所述响应混沌电路220可以按照下述方式设计。

所述响应混沌电路220具体可以为受控chua’s混沌系统，形式如下：

其中，表示chua’s混沌系统统状态变量，u表示chua’s混沌系统控制输入，α,β,a,b表示已知的系统参数，并与前述发送电路中的驱动混沌电路的同名参数相同。

应当理解的是，在混沌保密通信系统中，混沌同步要实现的目标是：在驱动混沌电路和响应混沌电路的初值分别为x(t0)和时，t0表示初始时刻，响应系统的轨迹经过控制输入其中，t表示时间，趋向于驱动混沌电路的轨迹，即：

该处||·||表示r³空间中向量的2-范数。

进一步具体地，所述接收装置200还包括：第二延时电路230，所述第二延时电路230与所述响应混沌电路220电连接，所述第二延时电路230能够对所述响应混沌系统输出的信号进行延时后获得所述明文信号。

本发明另一实施例还提供了一种事件触发控制方法，其中，所述事件触发控制方法应用于混沌保密通信系统中，如图2所示，包括：

s110、设定事件控制策略；

s120、根据所述事件控制策略对所述混沌保密通信系统进行控制。

本发明实施例提供的事件触发控制方法，通过设定事件控制策略，可以根据该事件控制策略实现对混沌保密通信系统的控制，从而可以节约通信和控制资源，实现混沌保密通信系统的有效保密通信。

作为本发明的另一实施例，提供一种事件触发控制装置，其中，所述事件触发控制装置应用于混沌保密通信系统中，包括：

设定模块，用于设定事件控制策略；

控制模块，用于根据所述事件控制策略对所述混沌保密通信系统进行控制。

本实施例提供的事件触发控制装置，通过设定事件控制策略，可以根据该事件控制策略实现对混沌保密通信系统的控制，从而可以节约通信和控制资源，实现混沌保密通信系统的有效保密通信。

具体地，所述事件触发控制装置包括事件触发控制器。

可以理解的是，事件触发控制装置可以包括存储器和事件触发控制器，所述存储器可以存储计算机指令，所述事件触发控制器通过执行所述计算机执行以上述事件触发控制方法。

作为事件触发控制方法的具体实施过程，所述设定事件控制策略，包括：

设定触发条件和控制方式；

其中，所述触发条件包括所述混沌保密通信系统中的发送端与接收端的信号同步误差在预设误差范围内；

所述控制方式包括输出控制信号，所述控制信号用于实现所述混沌保密通信系统中的发送端与接收端的信号同步。

具体地，所述根据所述事件控制策略对所述混沌保密通信系统进行控制，包括：

在所述混沌保密系统不满足所述触发条件时，输出所述控制信号。

应当理解的是，在设定事件控制策略时，具体可以按照如下方式进行：

(1)构建误差系统

定义同步误差其中i＝1,2,3，结合前文所述的驱动混沌电路和响应混沌电路，可得如下误差系统：

(2)事件触发控制器设计

针对上述误差系统，本实施例给出的控制器的具体形式如下：

其中，k(x)表示控制增益，

其中，e(x)表示当前时刻误差系统的状态信息，e(xk-1)表示第k-1次触发时刻误差系统的状态信息，k＝1,2,3....，而本发明实施例给出的事件触发条件为：

||e(x)||≤σ||k(x)e(x)||，

其中，即事件触发时，误差系统的控制输入误差为0；当事件未触发时，该控制输入误差代表上一触发时刻的控制输入减去当前时刻的控制输入所得到的误差。即误差系统满足该触发条件时，接收装置没有控制输入；当不满足该误差条件时，接收装置则会有控制输入。

由于误差系统中f(x1)和是分段线性函数，所以本发明实施例在设计控制器时分成三部分来进行设计，在事件触发条件下，其中σ＝0.5时，设计可以得到如下一组控制器：

当x1<-1和时，u＝-10.0293e1-11.2914e2-6.3729e3；

当|x1|≤1和时，u＝-43.8093e1-42.4576e2-10.2660e3；

当x1>1和时，u＝-10.0293e1-11.2914e2-6.3729e3。

下面对本发明提供的混沌保密通信系统的工作过程进行详细描述。

a.发送端：将驱动混沌电路中的混沌信号x1(t)作为遮掩信号与明文信号s(t)叠加在一起构建成一个新的混合信号r(t)＝x1(t)+s(t)，经过信号传输通道发往接收端。

b.接受端：响应混沌电路在事件触发控制器u的作用下，经过一段时间之后，响应混沌电路会与驱动混沌电路达到同步，即其中tm是达到同步的最小时间，当t≥tm时，响应混沌电路和驱动混沌电路处于同步的状态，则恢复的明文信号可以重新获得明文信号，起到保密通信的效果。

本实施方案中，驱动混沌电路和响应混沌电路给定的初始状态值分别为：x(0)＝[0.15,0.1,0.2]，结合本发明给出的一组控制器，可以得到如下结果：图3给出了需要被加密的明文信号s(t)随时间变化的曲线，其中横坐标为时间t，纵坐标为明文信号s(t)；图4给出的是信号传输通道中混沌信号和明文信号叠加而成的混合信号r(t)随时间变化的曲线，其中横坐标为时间t，纵坐标为混合信号r(t)，由图中可以看出，明文信号可以很好的被混沌信号所遮掩，起到保密效果；图5给出了在接收端恢复的明文信号n(t)随时间变化的曲线，其中横坐标为时间t，纵坐标为恢复的明文信号n(t)，从图中可以看出，大约3s过后，恢复的明文信号能完全地与原始明文信号保持同步，从而有效地恢复了信号，起到了保密通信的效果。

综上，本发明提供的混沌保密通信系统及事件触发控制方法来实现chua’s混沌系统同步，并用于保密通信中，该事件触发控制方法是预先定义一个事件触发条件，在系统运行过程中，一旦违背了该条件，控制器就会发出控制信号，执行器就会执行相应的操作。跟传统的连续时间触发控制相比，该事件触发控制方法能有效的节约更多的通信资源和控制资源，在硬件设计上也能够更加容易的实现，是一种能有效实现混沌同步的方法。

另外，相较于现有存在的技术相比还具有以下优点：

1)本发明可以用实际电路实现chua’s混沌系统，也可以用实际硬件设计出事件触发控制器，整个保密通信方案可以有效的实现，具有实际意义。

2)本发明给出的事件触发控制相较于其他的控制方式可以有效的减少通信资源和控制资源，也更容易在硬件上得以实现。

3)利用chua’s混沌系统作为驱动系统和响应系统，由于chua’s混沌系统具有更复杂的系统结构，能更好的起到保密效果。

4)给出的事件触发控制方案具有普适性，可用于其他混沌系统的保密通信。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。