[发明专利]一种基于双闭环反馈储备池计算的混沌同步保密通信系统及方法

权利要求书

1.一种基于双闭环反馈储备池计算的混沌同步保密通信系统，包括混沌激光发生装置和储备池计算解密模块，其特征在于：所述混沌激光发生装置内部包括激光器（1），所述激光器（1）的信号输入端与控制器相连，所述控制器向激光器（1）输入有用信息，所述激光器（1）的输出端串接一级光隔离器（2）后与二级光隔离器（3）相连，所述二级光隔离器（3）的输出端分别与光电二极管（4）的输入端、WDM合束器（8）的输入端相连，所述光电二极管（4）的输出端依次串接时间延时器（5）、带通滤波器（6）、增益放大器（7）后与激光器（1）的信号反馈端相连；

所述WDM合束器（8）通过连接光缆（9）与WDM分束器（10）相连，所述WDM分束器（10）的输出端与光接收机（11）相连，所述光接收机（11）的输出端接入储备池计算动力系统（12）的计算输入层；

所述储备池计算动力系统（12）的计算输出层与运算模块（13）的一路输入端相连，所述运算模块（13）的另一路输入端与光接收机（11）的输出端相连，所述运算模块（13）的输出端与信号接收器相连；

采用基于双闭环反馈储备池计算的混沌同步保密通信系统进行通信的方法，包括如下步骤：

步骤一：控制器向混沌激光发生装置输入数据信息，由混沌激光发生装置对该数据信息进行混沌调制加密；将数据信息输入激光器（1）的输入端，所述激光器（1）输出连续光，经过一级光隔离器（2）、二级光隔离器（3）稳定光谱输出功率，所述二级光隔离器（3）的信号输出分为两路，一路信号输入光电二极管（4），然后经过时间延时器（5）、带通滤波器（6）、增益放大器（7）反馈回激光器（1）产生混沌载波，同时输入的数据信息对激光器（1）的参数进行调制，调整混沌载波生成，并与混沌载波混合成为混沌加密信号；

步骤二：所述二级光隔离器（3）的另一路输出混沌加密信号至WDM合束器（8），所述WDM合束器（8）通过连接光缆（9）将混沌加密信号输入WDM分束器（10），所述WDM分束器（10）再将混沌加密信号发送至光接收机（11），所述光接收机（11）对信号进行恢复并输入储备池计算解密模块；

步骤三：所述光接收机（11）输出的恢复信号输入储备池计算动力系统（12），使储备池计算动力系统产生储备池计算状态向量a1和储备池计算输出向量a3，所述储备池计算状态向量a1与混沌载波状态向量a2相减作为训练数据反馈回储备池计算动力系统（12），使其训练连接权重，同时削弱外界扰动带来的影响；

步骤四：所述储备池计算动力系统（12）内部由储备池计算状态向量a1通过连接权重到输出层，使其产生储备池计算输出向量a3，所述储备池计算输出向量a3为预测混沌载波，分为两路输出，一路输出与混沌载波输出向量a4相减作为训练数据反馈至储备池计算动力系统（12），使其修改储备池和输出层之间的连接权重，另一路输出与混沌加密信号经过运算模块（13）对信号进行解密，输出有用信息至信号接收器；

所述储备池计算解密模块的计算步骤为：

步骤一：定义混沌加密信号作为储备池计算动力系统（12）的输入向量为u(t)，所述输入层与储备池之间通过连接权重W1进行计算；

定义储备池内部各层之间的连接权重为W2，经过储备池各层的迭代产生状态向量x(t)到输出层；

定义储备池与输出层之间的连接权重为W3，所述状态向量x(t)经权重W3作用处理，产生输出向量y(t)=x(t)*W3；

步骤二：所述储备池计算动力系统（12）输出结果为预测混沌载波，对储备池计算动力系统（12）的权重W3通过双闭环反馈的数据进行训练，减小误差；

所述储备池计算状态向量与混沌载波状态向量之差作为训练数据，反馈回储备池计算动力系统，来训练权重参数W3，同时消除外来扰动带来的影响，进行状态反馈；

步骤三：所述储备池计算输出向量与混沌载波输出向量之差作为训练数据，反馈回储备池计算动力系统，训练权重参数W3，进行输出反馈；

步骤四：通过上述两种反馈构成双闭环反馈控制结构，不断调节预测混沌载波与混沌载波，当且仅当预测混沌载波为同步的混沌载波时，解密成功。

2.根据权利要求1所述的一种基于双闭环反馈储备池计算的混沌同步保密通信系统，其特征在于：所述储备池计算动力系统包括输入层、储备池、输出层；

所述输入层的层数等于1，所述每一层中包括A个神经元；

所述储备池的层数等于M，所述每一层中包括B个神经元；

所述输出层的层数等于1，所述每一层中包括C个神经元。