基于超混沌掩蓋法實現(xiàn)音頻加密實驗

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1、基于超混沌掩蓋法實現(xiàn)保密通信實驗一、實驗目的1.了解保密通信的重要性；2.掌握掩蓋法實現(xiàn)信號保密的基本原理；3.掌握高階超混沌信號產(chǎn)生原理；4.學習用數(shù)值積分方法，計算狀態(tài)方程的數(shù)值解；二、實驗原理（1）混沌序列信號產(chǎn)生原理掩蓋法實現(xiàn)信號保密原理就是將傳輸信號與偽隨機信號相迭加，受到放將接受到的加密信號去除偽隨機信號可恢復出原始信號，在通信過程需要保持信號同步，而偽隨機信號采用高階超混沌發(fā)生器產(chǎn)生并經(jīng)過非線性轉(zhuǎn)化獲得。超混沌數(shù)學模型采用4階Matsumoto-Chua-kobayashi模型：（2.1）其中為分段線性函數(shù)（2.2）有四個輸出變量可供選擇。

2、非線性變換采用函數(shù)如下：（2.3）其中、取整數(shù)，為非線性變換參數(shù)也是本加密方法的密鑰，、為超混沌電路的任意兩個輸出變量。經(jīng)過非線性變換后的作為混沌掩蓋載波，不同于任何一個超混沌電路的輸出信號，而是它們的非線性變換，兩個非線性信號經(jīng)過非線性變換后，產(chǎn)生了新的頻率成分，顯然信號復雜度更高了。（2）龍格—庫塔法算法原理設一階微分方程的初值問題，（2.4）的解為。如果是等距節(jié)點，記步長用個值的Runge-Kutta方法，稱為級Runge-Kutta方法。一般顯式級Runge-Kutta方法為（2.5）其中（2.6）（2.7）（2.6）和（2.7）式中的均為獨立常

3、數(shù)。若?。?.8）而且的不全零,對應的Runge-Kutta方法是隱式X級Runge-Kutta方法。在顯式Runge-Kutta方法中，可依須序計算出來；而在隱式方法中要用解方程組（2.8）來得到。級Runge-Kutta方法稱為是階的，若把展開成的級數(shù)形式。（2.9）成立。Runge-Kutta方法中的常數(shù)用下述原則來確定，使其階達到最高。一般選擇是達到最高。具體來說，選擇使其階達到最高。一般選擇是使達到最高。具體來說，選擇使（2.10）常用低階Runge-Kutta方法一級顯式Runge-Kutta方法為時為一階方法，就是顯式Runge-Kutta

4、方法。一級顯式Runge-Kutta方法是唯一的?？紤]二級顯式Runge-Kutta方法用等分別表示它們在的值，有，與Taylor方法對照，要求（2.11）才為階方法。而在的系數(shù)中，偏導數(shù)出現(xiàn)的項數(shù)不一樣多，從而不可能存在三階的顯式二級Runge-Kutta方法。二級顯式Runge-Kutta最高是二階的，即。顯式二級二階Runge-Kutta方法不唯一，（2.11）中四個參數(shù)滿足三個方程，有無究多個解。若取對應計算公式為這就是預估－校正Euler方法。若取對應公式為（2.12）方法（2.12）稱為中點方法。當取時，得Heun二階方法：（2.13）在顯式

5、三級Runge-Kutta方法中，待定參數(shù)共八個：。若是三階方法，它們應滿足（2.14）（2.14）有解但解不唯一。不論如何選擇這八個參數(shù)，不可能使三級顯式Runge-Kutta方法成為四階方法。對于四級顯式Runge-Kutta方法，類似的推導可以建立四階方法。顯式四階四級Runge-Kutta方法不唯一，一個重要的代表是經(jīng)典Runge-Kutta方法：（2.15）三、實驗步驟1．構(gòu)造有限長度的語音信號序列y(n)；2．通過4階Matsumoto-Chua-kobayashi模型產(chǎn)生超混沌序列vn；3．將超混沌序列掩蓋信號序列并獲得加密信號序列，然后通

6、過信道傳輸出去；4．接受方受到信號后采用超混沌信號序列去掩蓋獲得原信號序列；5．將實現(xiàn)方案采用Matlab語言編程并仿真正確；四、程序代碼1、主函數(shù)clc;clear;[y,fs,bits]=wavread('C:UsersLilong\噠哩噠哩噠.wav');%讀取音頻文件vn=vn();%調(diào)用混沌序列函數(shù)L=length(vn);%取混沌序列長度noise=0.05*rand(L,2);%噪聲信號y1=zeros(L,1);y2=zeros(L,1);y1=y(1:L,1)+noise(1:L,1);%取音頻信號第一列sound(y1,fs);

7、%播放含噪聲的音頻文件y2=y(1:L,2)+noise(1:L,2);%取音頻信號第二列Y1=mod(round((y1-min(y1))/(max(y1)-min(y1))*255*255),256);%對音頻序列取整Y2=mod(round((y2-min(y2))/(max(y2)-min(y2))*255*255),256);Z1=bitxor(Y1,vn(1:L)');%音頻序列和混沌序列相異或Z2=bitxor(Y2,vn(1:L)');Y11=Z1/255;Y22=Z2/255;y3=zeros(L,2);y3(1:L,1)=Y11;y3

8、(1:L,2)=Y22;sound(y3,fs);%播放加密后的音頻文件2、加密