本發(fā)明屬于可見(jiàn)光成像通信，涉及一種基于occ的碼移光干擾私密通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、可見(jiàn)光成像通信(optical?camera?communication,occ)系統(tǒng)是一個(gè)廣播系統(tǒng)。信息發(fā)布中心的照明led以人眼不可感知的頻率閃爍，在led光源覆蓋范圍內(nèi)的用戶利用cmos圖像傳感器的卷簾曝光模式，接收到明暗相間條紋，通過(guò)對(duì)條紋解調(diào)解碼，實(shí)現(xiàn)信息的傳遞。occ不僅具備可見(jiàn)光通信(visible?light?communication,vlc)頻譜資源豐富、節(jié)能環(huán)保、不受電磁干擾燈等優(yōu)點(diǎn)，還因led及移動(dòng)智能通信設(shè)備的高普及率具有組網(wǎng)建設(shè)成本低的優(yōu)勢(shì)，因普通手機(jī)用戶方便操作具有易推廣的優(yōu)勢(shì)，因此，occ在信息推送、室內(nèi)定位和導(dǎo)航、廣播通知、智能交通等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

2、在已開(kāi)發(fā)的occ系統(tǒng)及國(guó)內(nèi)外研究中，發(fā)送端以廣播的形式發(fā)送信息，led光源直射及反射覆蓋范圍內(nèi)用戶無(wú)差別接收信息，即所有用戶接收相同的條帶信息。發(fā)送端無(wú)差別調(diào)制和所有用戶相同的解調(diào)模式，使所有用戶獲取的解調(diào)后的信息相同，無(wú)法做到不同用戶差異化的信息接收，更是無(wú)法保證用戶信息私密性。目前鮮有關(guān)于occ的私密通信的研究，存在相應(yīng)的技術(shù)空白。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于occ的碼移光干擾私密通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)在led光源覆蓋區(qū)域內(nèi)存在多個(gè)用戶時(shí)，能有效保證每個(gè)用戶信息的隱私性。

2、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的基于occ的碼移光干擾私密通信系統(tǒng)，包括信息發(fā)布中心和手機(jī)用戶，所述的信息發(fā)布中心中，主控模塊對(duì)手機(jī)用戶的待發(fā)布信息進(jìn)行編碼及控制幀和信息幀的封裝，其特征在于led陣列由信息發(fā)布led陣列的燈珠與干擾led陣列的燈珠相間排列共同構(gòu)成，主控模塊利用手機(jī)用戶與信息發(fā)布中心協(xié)商的碼移指示值構(gòu)建與控制幀和信息幀分別關(guān)聯(lián)的干擾幀，并實(shí)現(xiàn)控制幀和與其關(guān)聯(lián)的干擾幀、信息幀和與其關(guān)聯(lián)的干擾幀的同步ook調(diào)制；其中與控制幀關(guān)聯(lián)的干擾幀的負(fù)載為控制幀負(fù)載的碼移信息，與信息幀關(guān)聯(lián)的干擾幀的負(fù)載為信息幀負(fù)載的碼移信息，碼移位數(shù)等于碼移指示值；調(diào)制后的控制幀信號(hào)或信息幀信號(hào)與干擾幀信號(hào)同步分別驅(qū)動(dòng)信息發(fā)布led陣列和干擾led陣列發(fā)光；所述的手機(jī)用戶采集led陣列發(fā)光所成的原始圖像并提取出條帶圖像，利用碼移指示值進(jìn)行錯(cuò)位解調(diào)解碼去光干擾得到本用戶待發(fā)布信息并將其顯示在手機(jī)屏幕上；碼移指示值為1-24區(qū)間的隨機(jī)整數(shù)。

3、所述信息發(fā)布led陣列中的燈珠與干擾led陣列中的燈珠條形相間排列或者環(huán)形相間排列。

4、所述控制幀、信息幀及干擾幀的幀結(jié)構(gòu)相同，由依次排列的幀頭部、用戶序號(hào)、包序列號(hào)、負(fù)載、結(jié)尾符構(gòu)成。

5、所述幀頭部由6個(gè)比特位構(gòu)成，為“111110”，結(jié)尾符為“0”。

6、所述控制幀的負(fù)載為“#nn”經(jīng)過(guò)曼徹斯特編碼后的比特序列，nn為碼移指示值；信息幀的負(fù)載為待發(fā)布信息先經(jīng)utf-8編碼，再轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)據(jù)，最后擴(kuò)展為曼徹斯特編碼得到的比特序列。

7、設(shè)碼移指示值為k，控制幀負(fù)載的碼移信息由控制幀的負(fù)載平滑移動(dòng)k位并填充前k位、舍棄后k位構(gòu)成，信息幀負(fù)載的碼移信息由信息幀的負(fù)載平滑移動(dòng)k位并填充前k位、舍棄后k位構(gòu)成。

8、當(dāng)碼移指示值k為偶數(shù)，前k位填充0101…01；當(dāng)碼移指示值k為奇數(shù)時(shí)，前k-1位填充0101…01，第k位填充0。

9、所述手機(jī)用戶利用碼移指示值進(jìn)行錯(cuò)位解調(diào)解碼得到本用戶待發(fā)布信息的方法如下：

10、步驟一：對(duì)條帶圖像進(jìn)行預(yù)處理得到條帶灰度圖像，根據(jù)設(shè)定的灰度閾值，將與負(fù)載對(duì)應(yīng)的條帶信息中的各單條帶解調(diào)為0、1或2的碼元值，得到一幀完整的負(fù)載數(shù)據(jù)；

11、步驟二：根據(jù)碼移指示值k對(duì)負(fù)載數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼分組，每組含有k個(gè)碼元，由前至后依次分組，最后一組碼元數(shù)量小于等于k；

12、步驟三：用編碼分組的第一組數(shù)據(jù)減去干擾幀負(fù)載第一組數(shù)據(jù)得到信息幀負(fù)載的第一組數(shù)據(jù)；將信息幀負(fù)載的第一組數(shù)據(jù)作為干擾幀負(fù)載的第二組數(shù)據(jù)；用編碼分組的第二組數(shù)據(jù)減去干擾幀負(fù)載的第二組數(shù)據(jù)得到信息幀負(fù)載的第二組數(shù)據(jù)；將信息幀負(fù)載的第二組數(shù)據(jù)作為干擾幀負(fù)載的第三組數(shù)據(jù)，用編碼分組的第三組數(shù)據(jù)減去干擾幀負(fù)載的第三組數(shù)據(jù)得到信息幀負(fù)載的第三組數(shù)據(jù)；以此類推，得到信息幀負(fù)載的曼徹斯特編碼數(shù)據(jù)；

13、步驟四：對(duì)信息幀負(fù)載的曼徹斯特編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行曼徹斯特解碼，再對(duì)曼徹斯特解碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行utf-8解碼，即得到本幀傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息；

14、重復(fù)步驟一～步驟四，對(duì)信息發(fā)布中心發(fā)送給本用戶的全部加光干擾的條帶信息進(jìn)行解碼解調(diào)得到本用戶的待發(fā)布信息。

15、有益效果：

16、本發(fā)明在信息發(fā)布中心的信息發(fā)布led陣列中增加干擾led陣列，二者相間排列；信息發(fā)布中心封裝控制幀或信息幀，并構(gòu)造與其關(guān)聯(lián)的干擾幀，通過(guò)放大電路同步驅(qū)動(dòng)信息發(fā)布led陣列和干擾led陣列，使手機(jī)用戶接收到加干擾后的條帶圖像；手機(jī)用戶利用與信息發(fā)布中心協(xié)商的碼移指示值解調(diào)解碼條帶信息，得到信息發(fā)布中心推送給手機(jī)用戶的信息，一個(gè)用戶只能解調(diào)解碼采用本用戶碼移指示值的碼移光干擾的條帶信息，對(duì)其他手機(jī)用戶的條帶信息無(wú)法實(shí)現(xiàn)解碼。因此，occ系統(tǒng)可利用廣播的可見(jiàn)光信道，對(duì)用戶信息物理層加密，使用戶信息的私密性得到了保障，拓展了信息的定向發(fā)布和定向推送功能。本發(fā)明簡(jiǎn)單、軟硬件易實(shí)現(xiàn)，便于對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)做出升級(jí)改造。

17、本發(fā)明利用物理層加密技術(shù)，根據(jù)用戶與信息發(fā)布中心協(xié)商的碼移指示值對(duì)同一led光源覆蓋區(qū)域內(nèi)不同用戶的負(fù)載信息增加差異性光干擾，各用戶根據(jù)各自的碼移指示值解調(diào)解碼加光干擾的條帶信息，在led光源覆蓋區(qū)域內(nèi)存在多個(gè)用戶時(shí)，能有效保證每個(gè)用戶信息的隱私性。

技術(shù)特征：

1.一種基于occ的碼移光干擾私密通信系統(tǒng)，包括信息發(fā)布中心和手機(jī)用戶，所述的信息發(fā)布中心中，主控模塊對(duì)手機(jī)用戶的待發(fā)布信息進(jìn)行編碼及控制幀和信息幀的封裝，其特征在于led陣列由信息發(fā)布led陣列的燈珠與干擾led陣列的燈珠相間排列共同構(gòu)成，主控模塊利用手機(jī)用戶與信息發(fā)布中心協(xié)商的碼移指示值構(gòu)建與控制幀和信息幀分別關(guān)聯(lián)的干擾幀，并實(shí)現(xiàn)控制幀和與其關(guān)聯(lián)的干擾幀、信息幀和與其關(guān)聯(lián)的干擾幀的同步ook調(diào)制；其中與控制幀關(guān)聯(lián)的干擾幀的負(fù)載為控制幀負(fù)載的碼移信息，與信息幀關(guān)聯(lián)的干擾幀的負(fù)載為信息幀負(fù)載的碼移信息，碼移位數(shù)等于碼移指示值；調(diào)制后的控制幀信號(hào)或信息幀信號(hào)與干擾幀信號(hào)同步分別驅(qū)動(dòng)信息發(fā)布led陣列和干擾led陣列發(fā)光；所述的手機(jī)用戶采集led陣列發(fā)光所成的原始圖像并提取出條帶圖像，利用碼移指示值進(jìn)行錯(cuò)位解調(diào)解碼去光干擾得到本用戶待發(fā)布信息并將其顯示在手機(jī)屏幕上；碼移指示值為1-24區(qū)間的隨機(jī)整數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于occ的碼移光干擾私密通信系統(tǒng)，其特征在于所述信息發(fā)布led陣列中的燈珠與干擾led陣列中的燈珠條形相間排列或者環(huán)形相間排列。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于occ的碼移光干擾私密通信系統(tǒng)，其特征在于所述控制幀、信息幀及干擾幀的幀結(jié)構(gòu)相同，由依次排列的幀頭部、用戶序號(hào)、包序列號(hào)、負(fù)載、結(jié)尾符構(gòu)成。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于occ的碼移光干擾私密通信系統(tǒng)，其特征在于所述幀頭部由6個(gè)比特位構(gòu)成，為“111110”，結(jié)尾符為“0”。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于occ的碼移光干擾私密通信系統(tǒng)，其特征在于所述控制幀的負(fù)載為“#nn”經(jīng)過(guò)曼徹斯特編碼后的比特序列，nn為碼移指示值；信息幀的負(fù)載為待發(fā)布信息先經(jīng)utf-8編碼，再轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)據(jù)，最后擴(kuò)展為曼徹斯特編碼得到的比特序列。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于occ的碼移光干擾私密通信系統(tǒng)，其特征在于設(shè)碼移指示值為k，控制幀負(fù)載的碼移信息由控制幀的負(fù)載平滑移動(dòng)k位并填充前k位、舍棄后k位構(gòu)成，信息幀負(fù)載的碼移信息由信息幀的負(fù)載平滑移動(dòng)k位并填充前k位、舍棄后k位構(gòu)成。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于occ的碼移光干擾私密通信系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)碼移指示值k為偶數(shù)，前k位填充0101…01；當(dāng)碼移指示值k為奇數(shù)時(shí)，前k-1位填充0101…01，第k位填充0。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于occ的碼移光干擾私密通信系統(tǒng)，其特征在于所述手機(jī)用戶利用碼移指示值進(jìn)行錯(cuò)位解調(diào)解碼得到本用戶待發(fā)布信息的方法如下：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種基于OCC的碼移光干擾私密通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)在信息發(fā)布中心的信息發(fā)布LED陣列中增加干擾LED陣列，二者相間排列；信息發(fā)布中心封裝控制幀或信息幀，并構(gòu)造與其關(guān)聯(lián)的干擾幀，通過(guò)放大電路同步驅(qū)動(dòng)信息發(fā)布LED陣列和干擾LED陣列，使手機(jī)用戶接收到加干擾后的條帶圖像；手機(jī)用戶利用與信息發(fā)布中心協(xié)商的碼移指示值解調(diào)解碼條帶信息，得到信息發(fā)布中心推送給手機(jī)用戶的信息，一個(gè)用戶只能解調(diào)解碼采用本用戶碼移指示值的碼移光干擾的條帶信息。本發(fā)明可利用廣播的可見(jiàn)光信道，對(duì)用戶信息物理層加密，使用戶信息的私密性得到了保障，拓展了信息的定向發(fā)布和定向推送功能。

技術(shù)研發(fā)人員：籍風(fēng)磊,胡珊珊,閆曉明,遲學(xué)芬,梁清,陳暢,劉家軒
受保護(hù)的技術(shù)使用者：吉林大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/28