CN101330634A - 多功能数字加密对讲机及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多功能数字加密对讲机及其实现方法，该对讲机包括电池电压调节单元，键盘及液晶屏单元，语音数模变换单元，无线数传模块，以及语音模拟接口单元，所述的对讲机还包括一个微控制器单元，一个保存有加密混沌密钥方程的密钥存储卡单元，以及一个语音压缩解压单元。上述多功能数字加密对讲机加密通话方法，该方法在对外呼叫时包括以下步骤：1.获取语音信号；2.将模拟量的语音信号数字化，为语音数据的压缩做好准备；3.对语音数据的压缩；4.读取经过压缩后的语音数据，完成指定混沌密钥方程的获取，并对读入的数据根据混沌数据进行加密；5.将加密后的语音数据送到无线数传模块发送。本发明引入了混沌理论，大大增强了保密效果。

Description

多功能数字加密对讲机及其实现方法

技术领域

本发明涉及涉及一种数字通信设备及其实现方法，具体的说，涉及一种利用混沌理论和数字化无线传输方法对语音数据进行加解密及数据无线发射和接收，同时具有定位功能和免中继的多功能数字化保密对讲机。

背景技术

目前在对讲机通信应用领域中，对讲机的语音传输多是直接采用模拟量的方法来实现语音数据的发射和接收，这样一来其通信的保密性将受到很大影响，很容易被第三方窃听到通话的内容。同时由于对讲机属于手持类型设备，其无线发射功率都在瓦级水平，所以在进行远距离对讲通信时，需要中继站的介入才能正常通信，这样势必会减小对讲通信的方便性和灵活性。模拟对讲机中不具有GPS定位功能，在特殊情况下当操作者遇到突发事件时，被呼叫方不能确定其确定位置，进而不能对其进行有效的援助。

发明内容

本发明的目的在于针对现有对讲设备中存在的不足，提供一种新型的具有加密、定位等多功能的新型加密对讲机及其实现方法。

本发明的解决方案为：一种多功能数字加密对讲机，包括电池电压调节单元，键盘及液晶屏单元，语音数模变换单元，无线数传模块，以及语音模拟接口单元，所述的对讲机还包括一个微控制器单元，一个保存有加密混沌密钥方程的密钥存储卡单元，以及一个语音压缩解压单元，所述的微控制器单元分别与电池电压调节单元、键盘及液晶屏单元、密钥存储卡单元、无线数传模块、以及语音压缩解压单元相连接，语音数模变换单元与语音压缩解压单元相连接，语音模拟接口单元与语音数模变换单元相连接。

优选的是，所述的无线数传模块内还设置有GPS模块。

优选的是，所述的微控制器单元中设置有存储器。

本发明的另一目的在于提供一种上述多功能数字加密对讲机加密通话方法，该方法在对外呼叫时包括以下步骤：

1)利用语音模拟接口单元获取语音信号，

2)语音数模变换单元通过内部的A/D转换器将模拟量的语音信号数字化，为语音数据的压缩做好准备，

3)语音压缩解压单元对语音数据的压缩，

4)微处理器单元读取经过压缩后的语音数据，接着与密钥存储卡单元相连完成指定混沌密钥方程的获取，并对读入的数据根据混沌数据进行加密，

5)微处理器单元将加密后的语音数据送到无线数传模块发送；

在接受外界呼叫时包括以下步骤：

1)无线数传模块接收数字信号数据，

2)微处理器单元对接收到的数据进行处理，确定是语音加密数据后与密钥存储卡单元相连完成指定混沌密钥方程的获取，

3)语音压缩解压单元对语音加密数据进行解压缩，

4)利用语音数模变换单元内部的D/A转换器将经过解压后的数字语音数据转换成模拟信号；

5)通过语音模拟接口单元将语音信号播放出来。

本发明的再一目的在于提供一种上述的多功能数字加密对讲机的呼救信息转发方法，该方法包括以下步骤：

1)无线数传模块接收数字信号数据；

2)微处理器单元对接收到的数据进行处理，确定是语音呼救加密数据后利用微控制器单元中的存储器存储接收到的加密语音数据；

3)键盘及液晶屏单元的对应按键指示微处理器单元将接收到的加密语音数据传送至无线数传模块；

4)无线数传模块发送存储器存储的加密语音数据。

本发明的有益效果为：

1)实现了通信的数字化。使用了语音数模变换，语音压缩解压，无线数传模块等方法，从而实现了语音数据处理的全数字化。

2)提高了通信保密性。引入了混沌理论，大大增强了保密效果。

3)免除了中继。使用了大容量存储器存储接收到的数据，通过一键转发即可将存储数据发送到其它对讲机。

4)增强了应对突发事件的能力。引入了GPS功能，在特殊情况下通过一键呼救功能即可发出求救信息，接收方通过信息确定发送方的具体位置即可迅速作出救援反应。

附图说明

图1为本发明具体实施例的组成结构框图；

图2为本发明具体实施例的电池电压调节单元电路连接图；

图3为本发明具体实施例的键盘及液晶屏单元电路连接图；

图4为本发明具体实施例密钥存储卡单元电路连接图；

图5为本发明具体实施例的微控制器单元电路连接图；

图6为本发明具体实施例的GPS模块及无线数传模块单元电路连接图；

图7为本发明具体实施例的语音压缩解压单元电路连接；

图8为本发明具体实施例的语音数模变换单元电路连接图；

图9为本发明具体实施例的语音模拟接口单元电路连接图。

具体实施方式

本发明的具体实施例，如图1所示，该多功能数字化保密对讲机由八部分组成，包括电池电压调节单元1，键盘及液晶屏单元2，保存有加密混沌密钥方程的密钥存储卡单元3，微控制器单元4，GPS模块及无线数传模块单元5，语音压缩解压单元6，语音数模变换单元7，以及语音模拟接口单元8，微控制器单元中设置有存储器。所述的微控制器单元分别与电池电压调节单元、键盘及液晶屏单元、密钥存储卡单元、无线数传模块、以及语音压缩解压单元相连接，语音数模变换单元与语音压缩解压单元相连接，语音模拟接口单元与语音数模变换单元相连接。

如图2所示，电池电压调节单元1包括如下器件：电压调节芯片U2(7805)，电压调节芯片U5(LM2937-3.3)，电阻R3，R13，R14，电容C4，C5，C18，C20，C22，磁珠F1，F2，电源开关J1。其中U2(7805)将电池电压调节为+5V并由PIN3脚输出，通过标号+5V_SWF，GND_SWF连接到图6 GPS模块无线数传模块单元5中的JP2(SRWF-508)。器件U5(LM2937-3.3)将电池电压调节为+3.3V为系统供电。由电阻R3，R13，R14，电容C22组成分压器，并通过标号7.2V_DETEC连接到图5微控制器单元4中U3(P18F67J10)的PIN24脚，由其监测当前的电池电压值。

如图3所示，键盘及液晶屏单元2由按钮S1，S2，S3，S4，S5，S6，S7，S8，S9，S10，S11，S12，S13，S14，S15，S16，S17，S18，电阻R15，R18，R32，R33，R34，R35，R36及液晶屏JP1(OCM12864-9)组成。液晶屏JP1(OCM12864-9)是一款128X64的点阵显示屏，它能显示4行每行16个字符，或是4行每行8个汉字，由于其内部没有字符汉字点阵库，所以需要将显示字符的点阵数据逐个送入。它通过标号LCD_A0，LCD_RW，LCD_RST，LCD_LED，LCD_D0-D7连接到图5微控制器单元4中U3(P18F67J10)。按钮S1为对讲发送按钮，S2为一键呼救按钮，分别通过标号SEND_KEY，SOS_KEY连接到图5微控制器单元4中U3(P18F67J10)。由S3至S18等16个按钮组成矩阵键盘通过标号KEY_L0，KEY_L1，KEY_L2，KEY_L3，KEY_H0，KEY_H1，KEY_H2，KEY_H3连接到图5微控制器单元4中U3(P18F67J10)实现参数设置和一键转发功能。

如图4所示，密钥存储卡单元3由微控制器U1(PIC18F25J10)，电容C1，C2，C3，电阻R1，R2以及微控制器编程插座J7组成。微控制器U1(PIC18F25J10)为MICROCHIP公司的8位微控制器，具有32K的FLASH存储空间，可以存储多组一维非线性映射，同时可以方便地实现映射参数设置，确保数据的安全性，它通过标号CARD_MCLR，CARD_IO连接到图5微控制器单元4中U3(P18F67J10)，其中CARD_MCLR用于对U1(PIC18F25J10)进行复位控制，CARD_IO用于数据读取。

如图5所示，微控制器单元4由微控制器U3(P18F67J10)，铁电存储器U8(FM25L256B)，电容C6，C7，C8，C9，C10，C24，C26，C27，C28，电阻R4，R5，R16，R17，晶振Y2，微控制器编程插座J5组成。微控制器U3(P18F67J10)为MICROCHIP公司的8位微控制器，具有128K的FLASH程序存储空间，4K的RAM，2组SPI和2组EUSART通信模块，11个通道的10位A/D转换器，有很强的处理功能和接口功能。铁电存储器U8(FM25L256B)具有32K字节的存储容量，它通过标号RAM_CS，RAM_SDO，RAM_SCK，RAM_SDI与微控制器U3(P18F67J10)相连接。

如图6所示，GPS模块及无线数传模块单元5由GPS信号接收芯片U7(HOLUX-M-98)，无线数传模块JP2(SRWF-508)，电容C25，C42，C43，电阻R25，R26，R27，R28，R29，R30，R31组成。无线数传模块JP2(SRWF-508)工作在2400BPS的波特率下，并有8个可设置频段，它通过标号SWF_A，SWF_B，SWF_C，SWF_RST，SWF_RX，SWF_TX连接到图5微控制器单元4中U3(P18F67J10)，它负责无线数据的收发。GPS信号接收芯片U7(HOLUX-M-98)通过标号GPS-RST，GPS-TX，GPS-RX连接到图5微控制器单元4中U3(P18F67J10)。

上述多功能数字化保密对讲机在进行呼叫通话时，包括以下步骤：

1)利用语音模拟接口单元8获取语音信号，

2)语音数模变换单元7通过内部的A/D转换器将模拟量的语音信号数字化，为语音数据的压缩做好准备，

3)语音压缩解压单元6对语音数据的压缩，

4)微处理器单元4读取经过压缩后的语音数据，接着与密钥存储卡单元3相连完成指定混沌密钥方程的获取，并对读入的数据根据混沌数据进行加密，

5)微处理器单元4将加密后的语音数据送到无线数传模块5发送；

在接受外界呼叫时包括以下步骤：

1)无线数传模块5接收数字信号数据，

2)微处理器单元4对接收到的数据进行处理，确定是语音加密数据后与密钥存储卡单元3相连完成指定混沌密钥方程的获取，

3)语音压缩解压单元6对语音加密数据进行解压缩，

4)利用语音数模变换单元7内部的D/A转换器将经过解压后的数字语音数据转换成模拟信号；

5)通过语音模拟接口单元5将语音信号播放出来。

本发明还可以实现一键呼救功能，呼救时包括以下步骤：

1)由GPS模块接收本机位置信息，并将本机位置信息传送至微处理器单元4；

2)利用键盘及液晶屏单元2上对应的一个按键指示微处理器单元4将本机位置信息送至无线数传模块5；

3)无线数传模块5将本机位置信息发送出去。

本发明还具有呼救信息转发功能，该包括以下步骤：

1)无线数传模块5接收数字信号数据；

2)微处理器单元4对接收到的数据进行处理，确定是语音呼救加密数据后利用微控制器单元4中的存储器存储接收到的加密语音数据；

3)键盘及液晶屏单元2的对应按键指示微处理器单元4将接收到的加密语音数据传送至无线数传模块5；

4)无线数传模块5发送存储器存储的加密语音数据。

Claims (5)

1.一种多功能数字加密对讲机，包括电池电压调节单元，键盘及液晶屏单元，语音数模变换单元，无线数传模块，以及语音模拟接口单元，其特征在于：所述的对讲机还包括一个微控制器单元，一个保存有加密混沌密钥方程的密钥存储卡单元，以及一个语音压缩解压单元，所述的微控制器单元分别与电池电压调节单元、键盘及液晶屏单元、密钥存储卡单元、无线数传模块、以及语音压缩解压单元相连接，语音数模变换单元与语音压缩解压单元相连接，语音模拟接口单元与语音数模变换单元相连接。

2.如权利要求1所述的多功能数字加密对讲机，其特征在于：所述的无线数传模块内还设置有GPS模块。

3.如权利要求1所述的多功能数字加密对讲机，其特征在于：所述的微控制器单元中设置有存储器。

4.如权利要求1所述的多功能数字加密对讲机的加密通话方法，其特征在于，在对外呼叫时包括以下步骤：

1)利用语音模拟接口单元获取语音信号，

2)语音数模变换单元通过内部的A/D转换器将模拟量的语音信号数字化，为语音数据的压缩做好准备，

3)语音压缩解压单元对语音数据的压缩，

4)微处理器单元读取经过压缩后的语音数据，接着与密钥存储卡单元相连完成指定混沌密钥方程的获取，并对读入的数据根据混沌数据进行加密，

5)微处理器单元将加密后的语音数据送到无线数传模块发送；

在接受外界呼叫时包括以下步骤：

1)无线数传模块接收数字信号数据，

2)微处理器单元对接收到的数据进行处理，确定是语音加密数据后与密钥存储卡单元相连完成指定混沌密钥方程的获取，

3)语音压缩解压单元对语音加密数据进行解压缩，

4)利用语音数模变换单元内部的D/A转换器将经过解压后的数字语音数据转换成模拟信号；

5)通过语音模拟接口单元将语音信号播放出来。

5.如权利要求3所述的多功能数字加密对讲机的呼救信息转发方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)无线数传模块接收数字信号数据；

2)微处理器单元对接收到的数据进行处理，确定是语音呼救加密数据后利用微控制器单元中的存储器存储接收到的加密语音数据；

3)键盘及液晶屏单元的对应按键指示微处理器单元将接收到的加密语音数据传送至无线数传模块；

4)无线数传模块发送存储器存储的加密语音数据。

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