基于手勢信息的便攜式無線加密傳輸系統(08-100)

　　摘要：本文闡述了一個以Spartan-3E開發板為平臺，基于手勢信息的便攜式無線加密傳輸系統。系統工作時，發送端使用者的手勢信息經彎曲傳感器采集并送往系統核心FPGA，采用Twofish算法對其進行加密后借助無線模塊發送，在接收端進行解密過程，得到發送方的手勢信息。軟件方面借助開發工具ISE，并采用硬件描述語言VHDL開發了一套完整的軟件體系。硬件方面獨立設計了手勢信息采集和電源電路，配合鍵盤和液晶顯示使系統具有良好的便攜性和人機交互性。本系統充分利用了FPGA的計算速度和硬件資源，可以在反恐，作戰，偵察等信息安全涉及的多個領域得到應用。實驗結果表明系統可行、有效。

　　關鍵詞：手勢信息，彎曲傳感器，Twofish算法，信息安全

　　Summary:This paper proposed a portable wireless encrypted transformation system of gesture information with the flat of Spartan-3E Starter Kit Board. Gesture information of the sending terminal user was collected by the innovative Flex Sensor and transformed to system core FPGA, then encrypted by Twofish algorithm with high security and sent by wireless module. As the information was receiving, it was deciphered so as to get the sender's gesture. ISE and hardware language VHDL were employed to develop the software. Gesture collecting and power supply circuit were designed separately. Keyboard and LCD were employed as input and output device. To utilize FPGA calculating rate and hardware resource completely, some special optimization was introduced. The system could play a vital role in many scenes, such as anti-terrorism, battle，spying. Experiment demonstrated the system was feasible and effect.

　　Keyword:Gesture Information，Flex Sensor，Twofish Arithmetic，Information Security

　　一　選題背景

　　和平和發展是當今世界的主旋律，但是局部戰爭、恐怖主義、暴力犯罪等不和諧的音符依然存在，而在實際作戰、反恐行動、秘密偵查等這些場合中，信息交互的安全性要求較一般場合要高得多。不僅要求產生信息的方式具有隱蔽性，不易被他人發現;而且要求傳遞信息的方式具有保密性，不易被他人破解。

　　因此，本文設計并實現了一個基于手勢信息的便攜式無線加密傳輸系統。系統以Spartan-3E開發板為平臺，本系統充分利用了FPGA的計算速度和硬件資源，可以在作戰、反恐、偵察等涉及信息安全的多個領域得到應用。

　　二　系統方案

　　本系統由兩平臺組成，實現了手勢信息的無線加密半雙工傳輸。

　　使用時，A使用平臺1，B使用平臺2，按照如下步驟執行：

　　A首先通過鍵盤來設定密碼，并設置平臺1為加密狀態。然后通過手勢輸入設備將手勢信息輸入平臺1，按動發送開關，平臺1便會自動采集A的手勢信息，將其轉換為數字信號作為明文，經Twofish算法對其進行加密，之后將密文無線傳給B。

　　B在接收之前，先設置平臺1為加密狀態，再通過鍵盤核定密鑰。如果密鑰與A一致，平臺2便可以接受到A系統傳出的密文，并自動對其解密，得到明文，即可以得到A所傳遞的手勢信息，不同的手勢信息可以代表A、B之前約定的不同實際含義。如果密鑰與A不一致，平臺2解密后得到的明文便是錯誤的，不能得到A所傳遞的手勢信息。

　　反之，B可以通過相同的方法將自己的手勢信息傳遞給A。在使用中，A只需要修改平臺1的密鑰即可使平臺2的密鑰核對失敗。

　　系統工作時，還可以使用PC機，作為總監聽站，來獲取傳輸信息，監控系統兩平臺運行情況。

　　這樣，利用該系統便可以實現A、B間手勢信息的無線加密傳輸，完成信息交互，使用示意圖見圖2.1。