CN101299662B - 一种基于gnss的时变加密通信方法 - Google Patents

Abstract

一种基于GNSS的时变加密通信方法，包括以下步骤：(1)系统中发送端和接收端均接有GNSS天线，通过天线接收GNSS卫星信号；(2)发送端和接收端均通过各自处理器解析GNSS信号，解析出GNSS信号中的时间信息；(3)发送端和接收端均以GNSS信号中时间信息调整各自系统时钟，使得整个通信系统达到同步；(4)采用GNSS信号中时变的时间信息如日期、时间或日期+时间为密钥，定制加密运算，密钥随时间变化而不同，且发送端和接收端同时获得该时变密钥；(5)发送端处理器结合时间密钥和加密运算对原始明文进行加密处理获得加密密文；(6)发送端将此密文通过有线或无线传输至接收端；(7)接收端处理器以同样的时间密钥对密文进行逆运算解密，得到原始明文。

Description

一种基于GNSS的时变加密通信方法

技术领域

本发明涉及一种GNSS定位通信领域，尤其涉及一种基于GNSS的时变加密通信方法。

背景技术

GNSS是世界各国全球卫星定位系统的总称。目前，GNSS包含了美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、中国的BD2、欧盟的Galileo系统。

国际上提出的GNSS系统的设想，在各国卫星导航定位系统的基础上，实现统一的GNSS系统，使GNSS成为全人类的共有资源，GNSS从一问世起，就不是一个单一星座系统，而是一个包括GPS、GLONASS、BD2、Galileo等在内的综合星座系统。GNSS系统中GPS系统即全球定位系统是美国国防部批准的陆海空三军联合研制而成的卫星导航系统，GLONASS全球导航卫星系统是由前苏联，现由俄罗斯国防部独立研制和控制的第二代军用卫星导航系统，BD2即中国开发的北斗二代卫星定位系统，可以称为中国的GPS，其原理跟美国的GPS2.5代类似，Galileo系统是1999年欧洲提出“伽利略计划”所实现的定位系统。

GNSS系统可为全球海陆空以及近地空间的各种军、民用户全天候、连续地提供高精度的三维位置、三维速度和时间信息，在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位的能力。GNSS信号除了提供用户所在地理位置的精确经度、纬度、高度、速度、时间等信息之外，同时提供周期为1s的精确时钟信息，利用它可以使GNSS定位系统的发送端和接收端相对卫星同时得到时间信息而达到同步。在此基础上，本文提出了一种以GNSS时间信息(日期/时间)为密钥的加密方法，发送端和接收端同时获得时间密钥，且此密钥随时间变化，故基于GNSS的时变加密方法是一种实时加密方法，属于对称加密的一种，尤其适用于基于TDMA时分多址的GNSS系统。

TDMA时分多址是把时间分割成周期性的帧，每一个帧再分割成若干个时隙向基站发送信号，在满足定时和同步的条件下，基站可以分别在各时隙中接收到各移动终端的信号而不混扰，此时加密解密密钥为帧周期起始时刻。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于GNSS的时变加密通信方法，使用该方法可以实现GNSS通信数据的发送端时变加密和接收端时变解密，即以GNSS精确时间信息为加密密钥定制加密运算对原始明文进行加密，例如以时间信息(日期、时间、日期+时间)为参数将数据按字节分组进行左/右循环移位；或将时间与预先设置的标准时间(如1900年1月1日00:00:00或2000年1月1日00:00:00)相减获得的秒数差值为参数将数据按字节分组左/右循环移位等等，在接收端以同样的时间信息为解密密钥进行逆运算解密，得到原始明文，实现对信息的保密传递。该方法尤其适用于基于TDMA时分多址的GNSS系统，其加密解密密钥为TDMA系统每帧周期起始时刻。

由于GNSS时间信息的时变性，使得密钥实时有效或周期内有效，加之加密运算多样化，大大增加了此加密方法的实时性、防破解和防干扰性。

一种基于GNSS的时变加密通信方法，包括以下步骤：

(1)系统中发送端和接收端均接有GNSS天线，通过天线接收GNSS卫星信号；

(2)发送端和接收端均通过各自处理器解析GNSS信号，解析出GNSS信号中的时间信息；

(3)发送端和接收端均以GNSS信号中时间信息调整各自系统时钟，使得整个通信系统达到同步；

(4)采用GNSS信号中时变的时间信息如日期、时间或日期+时间为密钥，定制加密运算，密钥随时间变化而不同，且发送端和接收端同时获得该时变密钥；

(6)发送端处理器结合时间密钥和加密运算对原始明文进行加密处理获得加密密文；

(7)发送端将此密文通过有线或无线传输至接收端；

(8)接收端处理器以同样的时间密钥对密文进行逆运算解密，得到原始明文；

(9)基于GNSS的时变加密解密通信过程结束。

本发明的特点是：

1、基于GNSS的定位导航系统发送端和接收端同步，以GNSS信号中的时间信息(日期、时间、日期+时间)为加密密钥；

2、对于发送端和接收端，GNSS信号的时间信息同时可得，即密钥同步获得。

3、GNSS信息中的时间信息为时变信息，即GNSS时间密钥为时变密钥。

4、该方法尤其适用于基于TDMA时分多址的GNSS系统，其加密解密密钥为TDMA系统每帧周期起始时刻。

5、以时变密钥和加密运算加密的密文实时有效，对于TDMA系统该帧周期内有效。

附图说明

图1是本发明工作流程图。

图中：

data表示原始明文，

key表示加密密钥，这里key为GNSS时间信息(日期、时间、日期+时间)。

algorythm为加密算法，例如以时间信息(日期、时间、日期+时间)为参数将数据按字节分组进行左/右循环移位；或将时间与预先设置的标准时间(如1900年1月1日00:00:00或2000年1月1日00:00:00)相减获得的秒数差值为参数将数据按字节分组左/右循环移位等。

|data|表示加密后的密文。

具体实施方式：

一种基于GNSS的时变加密通信方法，如图1所示，其特征是，包括以下步骤：

(1)系统中发送端和接收端均接有GNSS天线，通过天线接收GNSS卫星信号；

(2)发送端和接收端均通过各自处理器解析GNSS信号，解析出GNSS信号中的时间信息；如GPS信息格式为：

$GPRMC，012050.4，A，3640.3863，N，11703.1660，E，0000.0，000，231007，，E*67

其有效信息即为两个“，”之间的信息，其解析例程如下：

    while(1)

    {

         Uart_Select(0)；

         cInputChar＝Uart_Getch()；      //receive a character from uart1；

         if(cInputChar＝＝′$′)

         {

            if(i！＝0)

             {

               if(！strncmp(nStrBuf，″$GPRMC″，6))  //Format：

$GPRMC，DATA，...，DATA

                     {

                           //flag_err＝1；

                           gps_info(&nStrBuf[6])；  //GPS data begin from the 6th bit.

                       }

            }

            i＝0；

    }

    nStrBuf[i]＝cInputChar；

    i++；

  }

        while(*++pPt！＝′，′)

        {

           buf[i++i]＝*pPt；

           break；

    }

    buf[i]＝′\0′；

    nDotNum++；

    switch(nDotNum)

    {case 1：

    }

其他GNSS系统中的数据解析与之相仿。

(3)发送端和接收端均以GNSS信号中时间信息调整各自系统时钟，使得整个通信系统达到同步；

(4)采用GNSS信号中时变的时间信息(日期、时间、日期+时间)为密钥(对TDMA系统为每帧周期起始时刻)定制加密运算。首先，密钥随时间变化而不同，且发送端和接收端同时获得该时变密钥；其次，加密运算可多种多样，例如以时间信息(日期、时间、日期+时间)为参数将数据按字节分组进行左/右循环移位；或将时间与预先设置的标准时间(如1900年1月1日00:00:00或2000年1月1日00:00:00)相减获得的秒数差值为参数将数据按字节分组左/右循环移位等；

(6)发送端处理器结合时间密钥和加密运算对原始明文进行加密处理获得加密密文，可通过软件编程实现，循环左移加密过程例程如下：

for(i＝1；i＜M；i++)  //M为信息明文长度

  { if(i％61＝0)RRE_num＝(RRE[i％6-1])％8；

    else RRE_num＝RRE[5]％8；

    RRE_low_bit＝data_send[i]＞＞(8-RRE_num)；

    RRE_high_bit＝data_send[i]＜＜RRE_num；

    data_send[i]＝RRE_high_bit|RRE_low_bit；

    RRE_num＝′0′；}

其他加密过程实现方式与之相仿。

(7)发送端将此密文通过无线传输至接收端；

(8)接收端处理器以同样的时间密钥(对TDMA系统为每帧周期起始时刻)对密文进行逆运算解密，得到原始明文；

(9)基于GNSS的时变加密解密通信过程结束。

Claims (2)

1.一种基于GNSS的时变加密通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)系统中发送端和接收端均接有GNSS天线，通过天线接收GNSS卫星信号；

(2)发送端和接收端均通过各自处理器解析GNSS信号，解析出GNSS信号中的时间信息；

(3)发送端和接收端均以GNSS信号中时间信息调整各自系统时钟，使得整个通信系统达到同步；

(4)采用GNSS信号中时变的时间信息为密钥，定制加密运算，密钥随时间变化而不同，且发送端和接收端同时获得该时变密钥；

(6)发送端处理器结合时间密钥和加密运算对原始明文进行加密处理获得加密密文；

(7)发送端将此密文通过有线或无线传输至接收端；

(8)接收端处理器以同样的时间密钥对密文进行逆运算解密，得到原始明文；

(9)基于GNSS的时变加密解密通信过程结束。

2.如权利要求1所述的一种基于GNSS的时变加密通信方法，其特征在于，步骤

(4)所述的时变的时间信息为时变的日期、时间或日期+时间。

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