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龍圖騰網獲悉江南大學申請的專利一種基于超混沌系統與遺傳粒子群算法的S盒設計方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN114912614B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-26發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202210563082.5，技術領域涉及：G06N7/08；該發明授權一種基于超混沌系統與遺傳粒子群算法的S盒設計方法是由李正權;陸雅雯;覃瑞卿;譚立容;顧斌設計研發完成，并于2022-05-18向國家知識產權局提交的專利申請。

本一種基于超混沌系統與遺傳粒子群算法的S盒設計方法在說明書摘要公布了：本發明公開了一種基于超混沌系統與遺傳粒子群算法的S盒設計方法，屬于混沌加密技術領域。通過提出一個基于Chebyshev映射和ICMIC映射的二維級聯調制耦合混沌系統，分析表明該混沌系統在參數范圍內是超混沌的，所生成的混沌序列具有更好的遍歷性，且其混沌行為更加難以預測。在改混沌系統的基礎之上，采用區間劃分法和序列索引的方法生成性能良好的S盒，最后使用遺傳粒子群優化算法對S盒進行的優化可獲得了非線性度更高的S盒。與現有方案相比，本申請所構造的S盒在非線性度、差分均勻性、輸出比特間獨立性方面均具有良好表現，抵抗線性攻擊的能力更強，在數據及圖像加密領域有著廣泛的應用前景。

本發明授權一種基于超混沌系統與遺傳粒子群算法的S盒設計方法在權利要求書中公布了：1.一種基于超混沌系統與遺傳粒子群算法的S盒設計方法，其特征在于，所述方法包括： 步驟1：構造基于Chebyshev映射和ICMIC映射的二維混沌系統，并根據所述二維混沌系統構造若干初始S盒，計算每個初始S盒的非線性度以及差分均勻性； 步驟2：基于S盒性能評判原則確定遺傳粒子群優化算法的適應度函數； 步驟3：對遺傳粒子群優化算法中的粒子進行編碼，每個粒子代表一個初始S盒； 步驟4：通過改進的遺傳算法的交叉、變異操作進行粒子位置更新；所述改進的遺傳算法中，使用粒子速度自適應地控制遺傳算法的交叉率和變異率； 步驟5：判斷更新后的粒子適應度值是否發生退化，若發生退化，返回步驟4，否則繼續步驟6； 步驟6：更新局部最優解與全局最優解，判斷是否達到最大迭代次數，若達到最大迭代次數，輸出此時的全局最優解作為最終設計的S盒，否則，返回步驟4； 所述根據所述二維混沌系統構造若干初始S盒，包括： 根據下式1構造二維混沌系統； 式1中，xn、yn為第n次迭代的狀態量，xn+1和yn+1為第n+1次迭代的狀態量，其取值范圍為[-1,1]；k為調制參數，取值范圍為0.2,1；λ為系統參數，取值范圍為λ≥2； 對所構造的二維混沌系統賦初值x0、y0；設置系統參數k、λ；迭代L次，舍去前1000個混沌序列，取剩余的混沌序列xn、yn； 將[-1,1]區間等分為10000個小區間，按順序給每個小區間標上序號i，i＝1,2,...,10000；接著取yn所在區間的區間號為Yn，xn所在區間的區間號為Xn； 使用得到的Yn，獲取Xn序列對應位置的值XYn，將其依次填入空的數組H中，截取數組H中長度為256的片段來生成S盒； 為了使得到的數值與8×8的S盒控制在同一范圍內，通過公式2得到0到255范圍內的整數s，將其填入S盒，如果得到的s值有重復，則需獲得一個隨機整數r1，隨后使用公式3的s’替換該值： s＝modXYn,256式2 s'＝modYn+r1,256式3 最后通過在數組H中截取不同的片段，獲得不同的初始S盒； 所述步驟2中遺傳粒子群優化算法的適應度函數為： fj＝γ*NLj+θ*δj式4 對于第j個粒子，即第j個S盒，NLj表示S盒的非線性度，δj表示S盒的差分均勻度，γ，θ為加權系數；所述S盒性能評判原則為非線性越大、差分均勻性越小的S盒性能越好； 基于S盒性能評判原則，對γ，θ進行分段賦值，得到的適應度函數如下所示： 所述步驟4中交叉率指交叉片段長度，所述變異率指變異次數； 所述步驟4包括： 利用下式5進行粒子速度更新： 其中，第j個粒子的d個元素與局部最優解的d個元素按位置進行比較，記錄其中相同位置上元素不同的個數及序號，不同元素的個數就是該粒子與局部最優解的距離d1，粒子與全局最優解的距離為d2； r2和r3為兩個取值范圍為0,1的隨機數，iter表示當前迭代次數，ger表示最大迭代次數；c1為自我學習因子，c2為群體學習因子，w為慣性權重，vj-1為上一輪迭代的速度，vj表示本輪粒子速度； 對獲得的粒子速度vj向上取整，得到的值作為第j個交叉片段的長度L1j； 將上一輪得到的N個局部最優解按照適應度值由大到小進行排序，取前30％，從中隨機選取一個作為交叉操作的親代p1，將第j個粒子作為親代p2； 接著選取一個取值范圍為1,256的隨機整數r4作為交叉的起始位置，選取的隨機數需要滿足r4+L1j≤256，然后交換兩個親代中從r4到r4+L1j的位置； 最后做沖突檢測，根據交換的片段中的對應元素建立一個映射關系，所有沖突的元素都會經過映射進行替換，保證形成的子代中不會有重復的元素； 利用下式6得到l2j，向上取整獲得變異次數L2j： 其中，fj為第j個粒子的適應度值，fpj為局部最優解相應的適應度值，fg為全局最優解相應的適應度值；隨機選取兩個取值范圍為1,256且不相等的整數并交換這兩個位置上的元素，重復該操作L2j次即得到位置更新后的粒子。

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