[发明专利]一种基于激光混沌的长距双向视频保密通信装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于激光混沌的长距双向视频保密通信装置。

背景技术

由于社会发展对信息量的需求剧增，信息安全的重要性显著提高，小到个人隐私大到国家机密，信息安全都有着举足轻重的作用。保密通信也因此受到社会各界的广泛关注。

目前，传统的保密通信技术主要包括混沌保密通信技术、量子保密通信技术。与计算机算法加密不同，这两种技术采用纯物理的方式加密，提高了信息的安全性。但量子保密通信目前正处于起步阶段，距离商用长距离通信尚有一段距离。由于混沌具有遍历性、内随机性、对初值的敏感性及难以长期预料等特点，基于物理层面的混沌保密通信已成为相关领域研究的关注重点。目前，人们在电学混沌保密通信方面的成果比较丰富，提出了许多基于电学混沌的保密通信方案。但电学混沌的电子电路系统具有天然的电子瓶颈限制，信号速率不能很高；另外，电子信号的传递往往也伴随较高的衰减，这就导致在高速的，远程的保密通信领域中的应用受到很大的限制。而基于半导体激光器的激光混沌系统在兼得电学混沌系统的众多优点的同时保证了高带宽，能与现有光纤系统良好兼容，以实现传播过程中的低损耗，非常适合应用于长距离保密通信中。正因此，基于激光混沌的保密通信备受国内外众多科学家的关注。

视频信号具有信息量大，可读性高等优点，已成为当今媒体信息传递的主流方式之一。然而视频信号在信息安全方面也面临着非常大的调整，上至国家，下至百姓的各种视频泄密事件在新闻媒体报道上层出不穷。在视频保密通信方面，其主要是通过视频的采集和播放、视频的压缩和解压、视频的加密和解密以及视频的传输与接收几个步骤完成的。传统的视频加密方法主要是依靠计算机算法或电学混沌的加密，因此其在安全性、带宽等方面还存在着不足；较高的信号衰减也导致在长距离通信上的天然障碍。另外，现存各种视频保密通讯手段普遍是单向的，难以实现安全的双向实时视频交流。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种基于激光混沌的长距双向视频保密通信装置，对视频信号进行纯物理的硬件加密，以实现一种长距离、高带宽、低损耗、实时双向、安全性高的视频通信。

未达到上述目的，采用如下方案：

一种基于激光混沌的长距双向视频保密通信装置，包括激光混沌同步模块、信号加载和解调模块、信号传输模块、视频信号处理模块；

所述激光混沌同步模块用于产生同步的激光混沌信号并输出；

所述信号加载和解调模块用于将处理后的视频信号载入混沌载波中，经过长距离的光纤传播到达接收端后，再减去混沌载波信号，使信号得到解调；

所述信号传输模块用于信号传输和放大传输过程中部分衰减的信号；

所述视频信号处理模块用于将采集到的原始视频信号经过编码处理为适合混沌载波加载的信号格式；在接收端，将解调出的原始信号经编码处理后接入视频监控器，实现视频信号的恢复。

优选地，所述激光混沌同步模块包括驱动激光器、50/50光纤耦合器、第一偏振控制器、第二偏振控制器、第一响应激光器和第二响应激光器；所述驱动激光器连接50/50光纤耦合器，50/50光纤耦合器分两路，一路连接第一偏振控制器，另一路连接第二偏振控制器，所述第一偏振控制器通过传输光纤与第一响应激光器连接，第二偏振控制器通过传输光纤与第二响应激光器连接。

优选地，所述信号加载和解调模块包括第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、第三偏振控制器、第四偏振控制器、第一光环形器、第二光环形器、光纤放大器、光电探测器、input处的加法器、output处的减法器。

优选地，所述视频信号处理模块两端各一个，用于加载前信号的预处理以及解调后的视频信号输出，包括视频采集装置、视频监控器、电脑及光电转换器。

优选地，信号传输模块包括传输光纤以及末端的光纤放大器，光纤放大器用于放大传输过程中部分衰减的信号。

优选地，所述加法器包括两个光纤放大器、两个光电探测器、电学加法器和第一铌酸锂调制器组成，加法器的两个的一个输入端口分别与信号加载与解调模块中的光纤耦合器相连，输入混沌载波信号，另一输入端口与视频信号处理模块的输出端相连，输入编码后的视频光信号。

优选地，所述减法器包括电学减法器和第二铌酸锂调制器，减法器的一个输入端口与信号加载与解调模块中靠近光纤耦合器的光电探测器相连，输入混沌载波信号，另一输入端口与信号加载与解调模块中远离光纤耦合器的光电探测器相连，输入混沌加密后的视频电信号。

有益效果：