CN102820922A - 一种异步加密可见光通信方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种异步加密可见光通信方法，该通信方法安全性能高、技术简单、节约成本，能够避免高速摄像机拍摄可见光信号并复制可见光信号造成密码泄露，利用该方法进行通信的异步加密可见光通信系统，结构简单，安全性高。
Description
技术领域
本发明涉及可见光通信领域，具体地涉及一种异步加密可见光通信方法及系统。
背景技术
可见光通信是一种在LED技术上发展起来的新兴的、短距离高速无线光通信技术。可见光通信的基本原理就是利用发光二极管(LED)比荧光灯和白炽灯切换速度快的特点，通过LED光源的高频率闪烁来进行通信，有光代表1，无光代表0，发出高速的光信号，再经过光电转换而获得信息。无线光通信技术因为其数据不易被干扰和捕获，光通信设备制作简单且不宜损坏或消磁，可以用来制作无线光加密钥匙。与微波技术相比，无线光通信有相当丰富的频谱资源，这是一般微波通信和无线通信无法比拟的；同时可见光通信可以适用任何通信协议、适用于任何环境；在安全性方面，其相比传统的磁性材料，无需担心消磁问题，更不必担心通信内容被人窃取；无线光通信的设备架设灵活便捷，且成本低廉，适合大规模普及应用。
物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。物联网指的是将无处不在的末端设备和设施，通过各种无线或有线的长距离或短距离通讯网络实现互联互通，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面等管理和服务功能，实现对设备的高效、节能、安全、环保的“管、控、营”一体化。传统的物联网一般通过各种无线或有线的通讯网络实现互联互通，采用传统的通信技术。传统的物联网一般通过各种无线或有线的通讯网络实现互联互通，采用传统的通信技术。
现有技术中，将可见光通信应用于物联网中，俗称光子物联网。光子物联网利用发光二极管LED发出频闪信号，作为光子物联网的无线传播的媒介，经过近距离传播后，再经过光电转换而获得信息。可见光的指向性高，不能穿透障碍物，比使用无线通信方式的物联网具有更高的安全性。但目前光子物联网技术并没有对原始数据进行加密，而是直接将信号调制到可见光信号上进行传输。又或者发射端与接收端只采用固定的不随时间变化的加密信号(如伪码序列)进行加密，这样就有可能存在一个安全隐患，如使用高速摄像机进行拍摄，就可以复制出同样频闪的光信号，由于接收端解码所用的伪码序列是固定的，所以复制的光信号也可以被接收端识别并进行正确解密，从而使加密失去意义。有一种加密的方法可以防范前面提到的安全隐患，即发射端加密所使用的伪码序列能够随时间不断变化，而接收端解密所用的伪码序列也跟发射端一样，随时间作相同的变化，但总是与发射端的伪码序列保持一致，这个方法能使接收端与发射端保持同步。这种方法要求发射端和接收端中的时间变化必须完全一致，即其内部时钟必须完全一致，时间误差必须非常小，目前晶振元件的精度很难达到要求，因此使用时间越长，发射端和接收端的时间差越大，最终失去同步信息，发射端和接收端状态变化不一致导致解密失败，另外，一旦发射端或接收端其中之一因断电失去同步信息，重新上电需要恢复同步信息，就需要用复位信号让未断电的一端重新与之同步，增加系统复杂度，为用户使用带来不便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种异步加密可见光通信方法及系统，本发明异步加密可见光通信系统结构简单、易于实现，该系统采用异步加密可见光通信方法进行通信，异步加密可见光通信方法安全性能高，能够避免高速摄像机拍摄可见光信号并复制可见光信号造成密码泄露。
本发明为实现发明目的采用的技术方案为，提供一种异步加密可见光通信方法，包括以下步骤：
S1、将加密后的基带数据发送到伪码序列指示码处理单元，在伪码序列指示码处理单元中将加密后的基带数据加入伪码序列指示码，得到处理后的信号，将处理后的信号发送到调制器进行信号调制，得到调制后的信号。
S2、将调制后的信号发送到LED，LED将调制后的信号以频闪可见光信号形式发射到可见光接收器。
S3、可见光接收器将频闪可见光信号转化为二进制数字信号发送到解调器进行解调，解调器将解调后的信号发送到伪码序列指示码处理单元。
S4、伪码序列指示码处理单元将解调后的信号分离成伪码序列指示码和加密ID数据两部分，将伪码序列指示码发送到伪码序列查询单元，将加密ID数据发送到卷积译码器。
S5、伪码序列查询单元根据接收到的伪码序列指示码判断是否合法，合法则查询对应的伪码序列，将伪码序列发送到卷积译码器，不合法则提示密码错误。
S6、加密ID数据和查询出的伪码序列在卷积译码器中进行逻辑运算后得出解密后的ID数据，发往ID判断器。
S7、ID判断器将ID数据和设定的ID数据进行比对，相同则合法，将合法的ID数据发送到设备控制电路，不同则提示密码错误。
优选地，加密的ID数据由基带数据与伪码发生器产生的伪码序列在卷积编码器中进行逻辑运算后得到。
优选地，逻辑运算为异或运算。
优选地，逻辑运算为或非运算。
优选地，逻辑运算为同或运算。
优选地，伪码序列指示码为升序规则排列。
优选地，伪码序列指示码为降序规则排列。
本发明还提供一种异步加密可见光通信系统，包括：
发射端：将加密后的基带数据发送到伪码序列指示码处理单元，在伪码序列指示码处理单元中将加密后的基带数据加入伪码序列指示码，得到处理后的信号，将处理后的信号发送到调制器进行信号调制，得到调制后的信号。
将调制后的信号发送到LED，所述LED将调制后的信号以频闪可见光信号形式发射到可见光接收器的信号发生器。
接收端：可见光接收器将频闪可见光信号转化为二进制数字信号发送到解调器进行解调，解调器将解调后的信号发送到伪码序列指示码处理单元。
伪码序列指示码处理单元将所述解调后的信号分离成伪码序列指示码和加密ID数据两部分，将伪码序列指示码发送到伪码序列查询单元，将加密ID数据发送到卷积译码器的信号处理器；伪码序列查询单元根据接收到的伪码序列指示码判断是否合法，合法则查询对应的伪码序列、将伪码序列发送到卷积译码器，不合法则提示密码错误。
加密ID数据和查询出的伪码序列在卷积译码器中进行逻辑运算后得出解密后的ID数据，发往ID判断器；ID判断器将所述ID数据和设定的ID数据进行比对，相同则合法，将合法的ID数据发送到设备控制电路，不同则提示密码错误。
优选地，伪码序列为二进制数字序列。
优选地，二进制数字序列为PN码或Turbo码或Walsh码或Barker码。
本发明的有益效果是：提供一种异步加密可见光通信方法及系统，本发明异步加密可见光通信系统结构简单，包括发射端和接收端，两者通过异步加密可见光通信方法进行通信，发射端和接收端之间传输的可见光信息为加密后的扰码信号，能够避免高速摄像机拍摄可见光信号并复制可见光信号造成的密码泄露，该方法安全性能高、技术上易于实现、节省成本。
附图说明
图1，本发明异步加密可见光通信方法流程示意图；
图2，本发明异步加密可见光通信系统发射端结构示意图；
图3，本发明异步加密可见光通信系统接收端结构示意图；
图4，本发明发射信号结构示意图；
图中，101伪码发生器、102卷积编码器、103伪码序列指示码处理单元、104调制器、105LED、201可见光接收器、202解调器、203伪码序列指示码处理单元、204伪码序列查询单元、205卷积译码器、206ID判断器、207设备控制电路。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
根据图1本发明异步加密可见光通信方法流程示意图可知，一种异步加密可见光通信方法，包括以下步骤：
S1、基带数据与伪码发生器101产生的伪码序列在卷积编码器102中进行逻辑运算后得到将加密的ID数据，将加密的ID数据发送到伪码序列指示码处理单元103中，加入伪码序列指示码后发送到调制器104进行信号调制。
S2、将调制后的信号发送到LED105，LED105将调制后的信号以频闪可见光信号形式发射到可见光接收器。
S3、可见光接收器201将频闪可见光信号转化为二进制数字信号发送到解调器202进行解调，解调器202将解调后的信号发送到伪码序列指示码处理单元203。
S4、伪码序列指示码处理单元203将解调后的信号分离成伪码序列指示码和加密ID数据两部分，将伪码序列指示码发送到伪码序列查询单元204，将加密ID数据发送到卷积译码器205。
S5、伪码序列查询单元204根据接收到的伪码序列指示码判断是否合法，合法则查询对应的伪码序列，将伪码序列发送到卷积译码器205，不合法则提示密码错误。
S6、加密ID数据和查询出的伪码序列在卷积译码器205中进行异或运算后得出解密后的ID数据，发往ID判断器206。
S7、ID判断器206将ID数据和设定的ID数据进行比对，相同则合法，将合法的ID数据发送到设备控制电路207，不同则提示密码错误。
原始数据是一种数字序列信号，也称为基带数据，在本发明优选实施例中主要由ID数据组成，ID数据是指每一个用户的唯一识别码，接收端设备控制电路就是根据解密后的ID数据确定是否具有相应的权限，从而确定是否控制设备的。
伪码序列是由伪码发生器产生的一组二进制数字序列，可以是PN码、Turbo码、Walsh码、Barker码等数字序列，也可以是用户自定义的二进制数字序列。
伪码序列指示码是一个自然数，表示对应单元状态机的状态，用于指示发射端和接收端采用哪组伪码序列进行加密和解密。例如：伪码序列指示码为二进制数00000100时，用十进制数字表示为4，代表其单元状态机为状态4，与之对应的一个伪码序列为1010110110011100，当伪码序列指示码为二进制数00000101时，用十进制数字表示为5，代表其单元状态机为状态5，所对应的是另一个伪码序列1010110110011001，以此类推，不同的伪码序列指示码对应不同的伪码序列，且伪码序列指示码与伪码序列之间存在一一对应的关系。伪码序列指示码采用升序规则排列或降序规则排列，升序规则即发射端每发送一次信号伪码序列指示码自身加1，降序规则排列即发射端每发送一次信号伪码序列指示码自身减1。伪码序列指示码用于指示发射端和接收端采用相对应的伪码序列进行加密与解密，发射端每发射一次信号，伪码序列指示码将自动加1(或自动减1)。
在本发明的优选实施例中，逻辑运算为逻辑异或，还包括例如逻辑或非、逻辑同或等运算方式。
应当理解，本发明异步加密可见光通信方法的发射端和接收端传输的可见光信号不是原始数据，而是经过加密后的扰码信号，扰码是指对原始数据进行一定逻辑运算后所产生的数据，如对原始数据和伪码序列进行卷积或移位操作运算等。
本发明还提供一种异步加密可见光通信系统，包括发射端和接收端，发射端和接收端通过上述异步加密可见光通信方法进行通信。
参见图2，本发明异步加密可见光通信系统发射端结构示意图，本发明的发射端包括用于产生伪码序列指示码的伪码发生器101、用于编码的卷积编码器102、用于处理伪码序列指示码的伪码序列指示码处理单元103及用于发射可见光信号的LED105，发射端还包括用于信号调制的调制器104。
参见图3，本发明异步加密可见光通信系统接收端结构示意图，本发明接收端包括用于接收可见光信号的可见光接收器201、用于获取伪码序列指示码和加密ID数据的伪码序列指示码处理单元203、用于输出伪码序列的伪码序列查询单元204、用于译码的卷积译码器205、用于输出ID数据的ID判断器206及设备控制电路207。接收端还包括用于解调信号的解调器202。
应当理解，可以采用且不限于采用蜂鸣器或信号灯等方式提示密码错误。
实施例1
参见图4，本发明发射信号结构示意图，本发明发射信号数据主要由伪码序列指示码和加密ID数据两部分组成，设发射端和接收端设定的ID数据均为一个16比特的二进制数字0000000000000100，伪码序列指示码为一个8比特的二进制数字00000010，其对应的伪码序列为一个16比特的二进制数字1010101100100010，则：
S1、基带数据与伪码发生器101产生的伪码序列在卷积编码器102中进行异或运算后得到将加密的ID数据，运算结果如下表所示，
| 基带数据 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 伪码序列 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 异或运算输出 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
由上表可知，加密后的ID数据为1010101100100110，与原始的ID数据不相同，即对原始数据进行了加密。
将加密的ID数据发送到伪码序列指示码处理单元103中，将加密的ID数据加上伪码序列指示码00000010作为头部，加入伪码序列指示码后发送到调制器104进行信号调制，输出的数字序列为000000101010101100100110。
S2、将调制后的信号发送到LED105，LED105将调制后的信号000000101010101100100110以频闪可见光信号形式发射到可见光接收器。
S3、可见光接收器201将频闪可见光信号转化为二进制数字信号发送到解调器202进行解调，解调器202将解调后的信号发送到伪码序列指示码处理单元203。
S4、伪码序列指示码处理单元203将解调后的信号000000101010101100100110分离成伪码序列指示码00000010和加密ID数据1010101100100110两部分，将伪码序列指示码00000010发送到伪码序列查询单元204，将加密ID数据1010101100100110发送到卷积译码器205。
S5、伪码序列查询单元204输入伪码序列指示码00000010，伪码序列查询单元204会将之前保存的伪码序列指示码与当前所接收到的伪码序列指示码进行对比，根据接收到的伪码序列指示码判断其是否合法，伪码序列指示码在采用升序规则(发射端每发送一次信号伪码序列指示码自身加1)时，如果当前所接收到的伪码序列指示码大于保存的伪码序列指示码，则当前所接收的信号是合法的信号，将接收到的伪码序列发送到卷积译码器205，否则，当前所接收的信号是非法信号，提示密码错误。
另外，在采用降序规则(发射端每发送一次信号伪码序列指示码自身减1)时，如果当前所接收到的伪码序列指示码小于保存的伪码序列指示码，则当前所接收的信号是合法的信号，将接收到的伪码序列发送到卷积译码器205，否则，当前所接收的信号是非法信号，同样转到提示密码错误。
S6、加密ID数据1010101100100110和查询出的伪码序列1010101100100010在卷积译码器205中进行异或运算，运算结果如下表所示：
| 加密ID数据 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 伪码序列 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 异或运算输出 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
由上表可知，解密后的ID数据为0000000000000100，将其发送至ID判断器206。
S7、ID判断器206将接收到的解密ID数据和设定的ID数据进行比对，相同则合法，将合法的ID数据发送到设备控制电路207，不同则非法，提示密码错误。至此，ID判断器206接收的信号为0000000000000100，而接收端设定的ID数据也为0000000000000100，因此，本次接收的信号为合法信号，接收端成功将发射端发送的加密信号进行解密。
本发明能够避免高速摄像机拍摄可见光信号并复制可见光信号，例如，本实施例发出的加密ID数据在收发端通信过程中被高速摄像机拍摄并进行复制，则复制的信号为空口信号000000101010101100100110。由于接收端在接收到合法的信号时，已经将其中的伪码序列指示码保存为00000010，当它再接收到被复制的信号时，通过分离其中的伪码序列指示码，也得到00000010。但根据加密升序规则，后面接收到的伪码序列指示码应大于00000010(采用降序规则时，应小于00000010)，复制的信号为两者相等，因此可以判断复制的信号为非法信号，将提示密码错误。
进一步的，假设经高速摄像机拍摄可见光信号并复制可见光信号再通过修改伪造一个新信号，也就是将其中的伪码序列指示码修改为00000011，其余部分不变。伪码序列指示码按升序规则排列时，伪码序列查询单元204会判断其为合法的信号，查询与伪码序列指示码00000011相对应的伪码序列，此伪码序列与经加密的伪码序列不同，假设伪码序列查询单元查询到对应的伪码序列为1010101100100011，用该伪码序列对ID数据进行解密，运算过程如下表所示：
| 加密ID数据 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 伪码序列 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 异或运算输出 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
由上表可知，伪造信号解密的ID数据为0000000000000101，而接收端设定的ID数据为0000000000000100，两者ID不同，ID判断器206将判断接收信号为非法信号，提示密码错误。
实施例2
设发射端和接收端设定的ID数据均为一个16比特的二进制数字0000000000000010，伪码序列指示码为一个8比特的二进制数字00000100，其对应的伪码序列为一个16比特的二进制数字1010101100100010，则：
S1、基带数据与伪码发生器101产生的伪码序列在卷积编码器102中进行异或运算后得到将加密的ID数据，运算结果如下表所示，
| 基带数据 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 伪码序列 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 异或运算输出 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
由上表可知，加密后的ID数据为1010101100100000，与原始的ID数据不相同，即对原始数据进行了加密。
将加密的ID数据发送到伪码序列指示码处理单元103中，将加密的ID数据加上伪码序列指示码00000010作为头部，加入伪码序列指示码后发送到调制器104进行信号调制，输出的数字序列为000000101010101100100000。
S2、将调制后的信号发送到LED105，LED105将调制后的信号000000101010101100100000以频闪可见光信号形式发射到可见光接收器。
S3、可见光接收器201将频闪可见光信号转化为二进制数字信号发送到解调器202进行解调，解调器202将解调后的信号发送到伪码序列指示码处理单元203。
S4、伪码序列指示码处理单元203将解调后的信号000000101010101100100000分离成伪码序列指示码00000010和加密ID数据1010101100100000两部分，将伪码序列指示码00000010发送到伪码序列查询单元204，将加密ID数据1010101100100000发送到卷积译码器205。
S5、伪码序列查询单元204输入伪码序列指示码00000010，伪码序列查询单元204会将之前保存的伪码序列指示码与当前所接收到的伪码序列指示码进行对比，根据接收到的伪码序列指示码判断其是否合法，伪码序列指示码在采用升序规则(发射端每发送一次信号伪码序列指示码自身加1)时，如果当前所接收到的伪码序列指示码大于保存的伪码序列指示码，则当前所接收的信号是合法的信号，将接收到的伪码序列发送到卷积译码器205，否则，当前所接收的信号是非法信号，提示密码错误。
另外，在采用降序规则(发射端每发送一次信号伪码序列指示码自身减1)时，如果当前所接收到的伪码序列指示码小于保存的伪码序列指示码，则当前所接收的信号是合法的信号，将接收到的伪码序列发送到卷积译码器205，否则，当前所接收的信号是非法信号，同样转到提示密码错误。
S6、加密ID数据1010101100100000和查询出的伪码序列1010101100100010在卷积译码器205中进行异或运算，运算结果如下表所示：
| 加密ID数据 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 伪码序列 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 异或运算输出 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
由上表可知，解密后的ID数据为0000000000000010，将其发送至ID判断器206。
S7、ID判断器206将接收到的解密ID数据和设定的ID数据进行比对，相同则合法，将合法的ID数据发送到设备控制电路207，不同则非法，提示密码错误。至此，ID判断器206接收的信号为0000000000000010，而接收端设定的ID数据也为0000000000000010，因此，本次接收的信号为合法信号，接收端成功将发射端发送的加密信号进行解密。
实施例3
设发射端和接收端设定的ID数据均为一个16比特的二进制数字0000000000000011，伪码序列指示码为一个8比特的二进制数字00000010，其对应的伪码序列为一个16比特的二进制数字0000000000100000，则：
S1、基带数据与伪码发生器101产生的伪码序列在卷积编码器102中进行或非运算后得到将加密的ID数据，运算结果如下表所示，
| 基带数据 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 伪码序列 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 或非运算输出 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 |
由上表可知，加密后的ID数据为1111111111011100，与原始的ID数据不相同，即对原始数据进行了加密。
将加密的ID数据发送到伪码序列指示码处理单元103中，将加密的ID数据加上伪码序列指示码00000010作为头部，加入伪码序列指示码后发送到调制器104进行信号调制，输出的数字序列为000000101111111111011100。
S2、将调制后的信号发送到LED105，LED105将调制后的信号000000101111111111011100以频闪可见光信号形式发射到可见光接收器。
S3、可见光接收器201将频闪可见光信号转化为二进制数字信号发送到解调器202进行解调，解调器202将解调后的信号发送到伪码序列指示码处理单元203。
S4、伪码序列指示码处理单元203将解调后的信号000000101111111111011100分离成伪码序列指示码00000010和加密ID数据1111111111011100两部分，将伪码序列指示码00000010发送到伪码序列查询单元204，将加密ID数据1111111111011100发送到卷积译码器205。
S5、伪码序列查询单元204输入伪码序列指示码00000010，伪码序列查询单元204会将之前保存的伪码序列指示码与当前所接收到的伪码序列指示码进行对比，根据接收到的伪码序列指示码判断其是否合法，伪码序列指示码在采用升序规则(发射端每发送一次信号伪码序列指示码自身加1)时，如果当前所接收到的伪码序列指示码大于保存的伪码序列指示码，则当前所接收的信号是合法的信号，将接收到的伪码序列发送到卷积译码器205，否则，当前所接收的信号是非法信号，提示密码错误。
另外，在采用降序规则(发射端每发送一次信号伪码序列指示码自身减1)时，如果当前所接收到的伪码序列指示码小于保存的伪码序列指示码，则当前所接收的信号是合法的信号，将接收到的伪码序列发送到卷积译码器205，否则，当前所接收的信号是非法信号，同样转到提示密码错误。
S6、加密ID数据1111111111011100和查询出的伪码序列0000000000100000在卷积译码器205中进行或非运算，运算结果如下表所示：
| 加密ID数据 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 伪码序列 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 或非运算输出 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
由上表可知，解密后的ID数据为0000000000000011，将其发送至ID判断器206。
S7、ID判断器206将接收到的解密ID数据和设定的ID数据进行比对，相同则合法，将合法的ID数据发送到设备控制电路207，不同则非法，提示密码错误。至此，ID判断器206接收的信号为0000000000000011，而接收端设定的ID数据也为0000000000000011，因此，本次接收的信号为合法信号，接收端成功将发射端发送的加密信号进行解密。
实施例4
设发射端和接收端设定的ID数据均为一个16比特的二进制数字0000000000010000，伪码序列指示码为一个8比特的二进制数字10000000，其对应的伪码序列为一个16比特的二进制数字0000100000000000，则：
S1、基带数据与伪码发生器101产生的伪码序列在卷积编码器102中进行同或运算后得到将加密的ID数据，运算结果如下表所示，
| 基带数据 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 伪码序列 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 同或运算输出 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
由上表可知，加密后的ID数据为1111011111101111，与原始的ID数据不相同，即对原始数据进行了加密。
将加密的ID数据发送到伪码序列指示码处理单元103中，将加密的ID数据加上伪码序列指示码10000000作为头部，加入伪码序列指示码后发送到调制器104进行信号调制，输出的数字序列为100000001111011111101111。
S2、将调制后的信号发送到LED105，LED105将调制后的信号100000001111011111101111以频闪可见光信号形式发射到可见光接收器。
S3、可见光接收器201将频闪可见光信号转化为二进制数字信号发送到解调器202进行解调，解调器202将解调后的信号发送到伪码序列指示码处理单元203。
S4、伪码序列指示码处理单元203将解调后的信号100000001111011111101111分离成伪码序列指示码10000000和加密ID数据1111011111101111两部分，将伪码序列指示码10000000发送到伪码序列查询单元204，将加密ID数据1111011111101111发送到卷积译码器205。
S5、伪码序列查询单元204输入伪码序列指示码10000000，伪码序列查询单元204会将之前保存的伪码序列指示码与当前所接收到的伪码序列指示码进行对比，根据接收到的伪码序列指示码判断其是否合法，伪码序列指示码在采用升序规则(发射端每发送一次信号伪码序列指示码自身加1)时，如果当前所接收到的伪码序列指示码大于保存的伪码序列指示码，则当前所接收的信号是合法的信号，将接收到的伪码序列发送到卷积译码器205，否则，当前所接收的信号是非法信号，提示密码错误。
另外，在采用降序规则(发射端每发送一次信号伪码序列指示码自身减1)时，如果当前所接收到的伪码序列指示码小于保存的伪码序列指示码，则当前所接收的信号是合法的信号，将接收到的伪码序列发送到卷积译码器205，否则，当前所接收的信号是非法信号，同样转到提示密码错误。
S6、加密ID数据1111011111101111和查询出的伪码序列0000100000000000在卷积译码器205中进行同或运算，运算结果如下表所示：
| 加密ID数据 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 伪码序列 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 同或运算输出 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
由上表可知，解密后的ID数据为0000000000010000，将其发送至ID判断器206。
S7、ID判断器206将接收到的解密ID数据和设定的ID数据进行比对，相同则合法，将合法的ID数据发送到设备控制电路207，不同则非法，提示密码错误。至此，ID判断器206接收的信号为0000000000010000，而接收端设定的ID数据也为0000000000010000，因此，本次接收的信号为合法信号，接收端成功将发射端发送的加密信号进行解密。
综上所述，本发明提供的异步加密可见光通信方法及系统，与同步加密方法相比技术更简单并且节约成本，不需要发射端和接收端具有相同的时钟，同时，能够避免高速摄像机拍摄可见光信号并复制可见光信号造成密码泄露，大大提高了光子物联网的安全性能，本发明可用于光子锁、光子门禁系统中。
本发明中的上述实施例仅作了示范性描述，本领域技术人员在阅读本专利申请后可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明进行各种修改。
Claims (10)
1.一种异步加密可见光通信方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将加密后的基带数据发送到伪码序列指示码处理单元，在所述伪码序列指示码处理单元中将加密后的基带数据加入伪码序列指示码，得到处理后的信号，将处理后的信号发送到调制器进行信号调制，得到调制后的信号；
S2、将调制后的信号发送到LED，所述LED将所述调制后的信号以频闪可见光信号形式发射到可见光接收器；
S3、所述可见光接收器将所述频闪可见光信号转化为二进制数字信号发送到解调器进行解调，解调器将解调后的信号发送到伪码序列指示码处理单元；
S4、所述伪码序列指示码处理单元将所述解调后的信号分离成伪码序列指示码和加密ID数据两部分，将所述伪码序列指示码发送到伪码序列查询单元，将所述加密ID数据发送到卷积译码器；
S5、所述伪码序列查询单元根据接收到的伪码序列指示码判断是否合法，合法则查询对应的伪码序列，将伪码序列发送到卷积译码器，不合法则提示密码错误；
S6、所述加密ID数据和查询出的伪码序列在卷积译码器中进行逻辑运算后得出解密后的ID数据，发往ID判断器；
S7、所述ID判断器将所述ID数据和设定的ID数据进行比对，相同则合法，将合法的ID数据发送到设备控制电路，不同则提示密码错误。
2.根据权利要求1所述的异步加密方法，其特征在于，步骤S1中，所述加密的ID数据由基带数据与伪码发生器产生的伪码序列在卷积编码器中进行逻辑运算后得到。
3.根据权利要求1所述的异步加密方法，其特征在于，所述逻辑运算为异或运算。
4.根据权利要求1所述的异步加密方法，其特征在于，所述逻辑运算为或 非运算。
5.根据权利要求1所述的异步加密方法，其特征在于，所述逻辑运算为同或运算。
6.根据权利要求1所述的异步加密方法，其特征在于，所述伪码序列指示码为升序规则排列。
7.根据权利要求1所述的异步加密方法，其特征在于，所述伪码序列指示码为降序规则排列。
8.一种异步加密可见光通信系统，其特征在于，包括：
发射端：将加密后的基带数据发送到伪码序列指示码处理单元，在所述伪码序列指示码处理单元中将加密后的基带数据加入伪码序列指示码，得到处理后的信号，将处理后的信号发送到调制器进行信号调制，得到调制后的信号；
将调制后的信号发送到LED，所述LED将所述调制后的信号以频闪可见光信号形式发射到可见光接收器的信号发生器；
接收端：所述可见光接收器将所述频闪可见光信号转化为二进制数字信号发送到解调器进行解调，解调器将解调后的信号发送到伪码序列指示码处理单元；
所述伪码序列指示码处理单元将所述解调后的信号分离成伪码序列指示码和加密ID数据两部分，将所述伪码序列指示码发送到伪码序列查询单元，将所述加密ID数据发送到卷积译码器的信号处理器；所述伪码序列查询单元根据接收到的伪码序列指示码判断是否合法，合法则查询对应的伪码序列、将伪码序列发送到卷积译码器，不合法则提示密码错误；
所述加密ID数据和查询出的伪码序列在卷积译码器中进行逻辑运算后得出解密后的ID数据，发往ID判断器；所述ID判断器将所述ID数据和设定的ID数据进行比对，相同则合法，将合法的ID数据发送到设备控制电路，不同则提示密码错误。
9.根据权利要求8所述的异步加密可见光通信系统，其特征在于，所述伪码序列为二进制数字序列。
10.根据权利要求9所述的异步加密可见光通信系统，其特征在于，所述二进制数字序列为PN码或Turbo码或Walsh码或Barker码。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014019526A1 (zh) * | 2012-07-31 | 2014-02-06 | 深圳光启创新技术有限公司 | 可见光的加密方法、解密方法、通信装置及通信系统 |
| KR20160096588A (ko) * | 2013-09-30 | 2016-08-16 | 쿠앙-치 이노베이티브 테크놀로지 리미티드 | 가시 광선 신호의 발송, 접수 처리방법, 발사단말, 접수단말 및 시스템 |
| CN110855362A (zh) * | 2019-11-18 | 2020-02-28 | 南京工程学院 | 基于可见光led矩阵的保密通信方法和系统 |
| CN112822277A (zh) * | 2021-01-12 | 2021-05-18 | 湖北大学 | 文件传输方法、装置及系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1194744A (zh) * | 1996-05-17 | 1998-09-30 | 摩托罗拉公司 | 加密通信系统中重发数据的解密 |
| CN101938310A (zh) * | 2010-07-21 | 2011-01-05 | 中国科学院半导体研究所 | 一种可见光通信控制系统及其实现方法 |
| CN102479398A (zh) * | 2011-11-16 | 2012-05-30 | 深圳光启高等理工研究院 | 一种门锁控制方法及门锁 |
| CN102610013A (zh) * | 2012-02-29 | 2012-07-25 | 深圳光启创新技术有限公司 | 可见光通信方法和基于可见光通信的数据存储系统 |
-
2012
- 2012-07-31 CN CN201210268555.5A patent/CN102820922B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1194744A (zh) * | 1996-05-17 | 1998-09-30 | 摩托罗拉公司 | 加密通信系统中重发数据的解密 |
| CN101938310A (zh) * | 2010-07-21 | 2011-01-05 | 中国科学院半导体研究所 | 一种可见光通信控制系统及其实现方法 |
| CN102479398A (zh) * | 2011-11-16 | 2012-05-30 | 深圳光启高等理工研究院 | 一种门锁控制方法及门锁 |
| CN102610013A (zh) * | 2012-02-29 | 2012-07-25 | 深圳光启创新技术有限公司 | 可见光通信方法和基于可见光通信的数据存储系统 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014019526A1 (zh) * | 2012-07-31 | 2014-02-06 | 深圳光启创新技术有限公司 | 可见光的加密方法、解密方法、通信装置及通信系统 |
| US10250384B2 (en) | 2012-07-31 | 2019-04-02 | Kuang-Chi Intelligent Photonic Technology Ltd. | Visible light encryption method, decryption method, communication device and communication system |
| KR20160096588A (ko) * | 2013-09-30 | 2016-08-16 | 쿠앙-치 이노베이티브 테크놀로지 리미티드 | 가시 광선 신호의 발송, 접수 처리방법, 발사단말, 접수단말 및 시스템 |
| JP2016540403A (ja) * | 2013-09-30 | 2016-12-22 | 深▲セン▼光啓創新技術有限公司 | 可視光信号の送信・受信処理方法、送信端末・受信端末及びシステム |
| EP3054611A4 (en) * | 2013-09-30 | 2017-05-31 | Kuang-Chi Innovative Technology Ltd. | Visible light signal sending and reception processing method, transmission end, reception end, and system |
| KR101877366B1 (ko) * | 2013-09-30 | 2018-08-07 | 쿠앙-치 이노베이티브 테크놀로지 리미티드 | 가시 광선 신호의 발송, 접수 처리방법, 발사단말, 접수단말 및 시스템 |
| CN110855362A (zh) * | 2019-11-18 | 2020-02-28 | 南京工程学院 | 基于可见光led矩阵的保密通信方法和系统 |
| CN110855362B (zh) * | 2019-11-18 | 2021-08-03 | 南京工程学院 | 基于可见光led矩阵的保密通信方法和系统 |
| CN112822277A (zh) * | 2021-01-12 | 2021-05-18 | 湖北大学 | 文件传输方法、装置及系统 |
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| Publication number | Publication date |
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