[发明专利]一种异步加密可见光通信方法及系统

说明书

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。