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专利号: 2022104662072
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于变分自编码器的混沌加密方法,其特征在于,包括:所述变分自编码器模型包括编码器网络和解码器网络,编码器网络包括交替设置的残差连接块和自注意力层,解码器网络块包括卷积层以及设置在每个卷积层后的丢失层;

所述混沌加密方法包括:

获取原始混沌序列;

将原始混沌序列数据输入到预训练的变分自编码器模型中进行重构处理,输出重构混沌序列;

根据获得的重构混沌序列对通信数据进行相位掩盖加密和频率掩盖加密;

所述重构混沌序列包括能对通信数据进行相位掩盖的第一混沌序列和对通信数据进行频率掩盖的第二混沌序列。

2.根据权利要求1所述的基于变分自编码器的混沌加密方法,其特征在于,所述变分自编码器模型的训练方法包括:获取训练用的原始序列;

将获取的原始序列输入到编码器网络中进行数据编码处理,输出与原始序列有偏差的中间序列,所述中间序列的偏差包括标准偏差和平均值向量;

将中间序列输入到解码器网络中进行数据解码处理,通过设置可调节训练周期进行迭代训练使得模型损失函数收敛,并输出重构序列,完成变分自编码器模型的训练。

3. 根据权利要求2所述的基于变分自编码器的混沌加密方法,其特征在于,所述编码器网络包括1个卷积层、 3个残差连接块和2个自注意力层;

输入的原始序列先经过卷积层进行数据压缩处理,并采用ReLu函数作为激活函数,然后经过交替设置的3个残差连接块和2个自注意力层进行降维处理,最后输出低维的中间序列。

4.根据权利要求3所述的基于变分自编码器的混沌加密方法,其特征在于,所述卷积核大小为5,步长为2。

5.根据权利要求3所述的基于变分自编码器的混沌加密方法,其特征在于,所述解码器网络包括2个3×3的卷积层、2个批归一化层以及1个全连接层,所述每个3×3的卷积层后均连接一个丢失层;

编码器网络输出的中间序列先经过3×3的卷积层、丢失层以及归一化层,并经过ReLu激活函数处理,再经过3×3的卷积层、丢失层以及归一化层,并经过全连接层处理,输出重构训练,若模型的损失函数已达预设条件,则中间序列数据直接作为解码器网络的输出。

6.根据权利要求5所述的基于变分自编码器的混沌加密方法,其特征在于,所述3×3的卷积层的卷积核大小为1,丢失层的丢失率为0.2。

7.根据权利要求2所述的基于变分自编码器的混沌加密方法,其特征在于,所述损失函数为最小化损失函数,计算公式包括:;

式中, 为编码器网络输出的标准偏差;m为编码器网络输出的平均值向量;n为编码器网络输入原始序列的数据维度;i表示标准偏差向量中的第i个数值; 为编码器网络输入为x时输出y的概率; 为解码器网络输入为y时输出x的概率。

8.一种基于变分自编码器的混沌加密方法的应用系统,其特征在于,将权利要求1‑7任一所述的基于变分自编码器的混沌加密方法用于正交频分复用无源光接入通信系统,进行数据加密传输,所述通信系统包括:发送端,用于将原始数据序列输入先进行串并交换,并通过正交幅度调制将串并交换后的原始数据序列映射到第一混沌序列进行相位掩盖;将正交幅度调制后的原始数据序列通过子载波调制映射到第二混沌序列进行频率掩盖;将子载波调制后的原始数据序列通过快速傅里叶变换,将信号从频域转换到时域,并经过并串变换后,信号输入到光纤中;

接收端,用于接收发送端输出到光纤中的信号,并对信号进行解密,所述解密过程为发送端的反变换。

9.一种计算机设备,其特征在于,包括处理器及存储介质;

所述存储介质用于存储指令;

所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据权利要求1 7任一项所述方法的步~骤。

10.计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现权利要求1 7任一项所述方法的步骤。

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