CN106790065A - 一种安全的腕表数据无线传输方法及传输装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及穿戴设备领域，公开了一种安全的腕表数据无线传输方法及传输装置。该方法以跳频方式来实现对腕表数据的无线传输，如此可在方便数据传输的基础上，还能够使数据在传输过程中不易被窃取和干扰，保障数据传输的安全性，拓展无线传输距离，甚至达到百米级距离。

Description

一种安全的腕表数据无线传输方法及传输装置
技术领域
本发明涉及穿戴设备领域，具体地，涉及一种安全的腕表数据无线传输方法及传输装置。
背景技术
腕表是一种可佩戴在手腕上的穿戴设备，主要用于计时和/或指示方向。随着电子技术的发展，现有腕表也集成了越来越多的功能，例如卫星定位和移动通话等。随着腕表的越来越智能化，其对外传输腕表数据(例如定位数据等)的应用需求也越来越强烈，但是目前的传输方式仍以USB有线通信或蓝牙无线通信为主，前者虽然数据传输安全可靠，但是需额外配置USB传输线，存在使用不便的问题，后者虽然方便，但是数据传输的安全性较差，容易被窃取和被干扰，同时还存在传输距离有限的问题(蓝牙通信一般只有几米)。
发明内容
针对前述现有技术的问题，本发明提供了一种安全的腕表数据无线传输方法及传输装置，其以跳频方式来实现对腕表数据的无线传输，如此可在方便数据传输的基础上，还能够使数据在传输过程中不易被窃取和干扰，保障数据传输的安全性，拓展无线传输距离，甚至达到百米级距离。
本发明采用的技术方案,一方面提供了一种安全的腕表数据无线传输方法，包括如下步骤：S101.侦听通信握手信道，并按照如下方式发现传输目标：接收到来自传输目标的信标帧，或者在所述通信握手信道上发送探测帧后，接收到来自传输目标的探测响应帧；S102.在通信握手信道上与传输目标交互消息帧，同步双方的跳频序列循环码；S103.将待传输的腕表数据封装为若干个待依次传输的数据帧，各个所述数据帧的帧头字段设有传输目标的地址；S104.根据所述跳频序列循环码在数据传输信道池中选定每次待跳频的数据传输信道，然后在跳频后的数据传输信道上依次发送所述数据帧，直到数据帧发送完毕。
优化的，在所述步骤S102中，包括如下步骤：S201.本地随机生成跳频序列循环码；S202.在通信握手信道中发送包含所述跳频序列循环码且加密的消息帧，所述消息帧的帧头字段设有传输目标的地址；S203.侦听通信握手信道，在接收到来自传输目标的消息确认帧后，完成双方跳频序列循环码的同步。
优化的，在所述步骤S103中，包括如下步骤：将待传输的腕表数据加密封装为若干个待依次传输的数据帧。
优化的，在所述步骤S104中，包括如下步骤：S401a.在当前跳频选定的数据传输信道上发送一个数据帧；S402a.侦听当前跳频选定的数据传输信道，若收到来自传输目标的且与该数据帧对应的数据响应帧，则在该数据响应帧指示传输成功时进行下一次跳频，并在下一次跳频选定的数据传输信道上发送下一个数据帧，而在该数据响应帧指示传输失败或超时未收到该数据响应帧时，在当前跳频选定的数据传输信道上重传前次发送的数据帧，直到达到最大重传次数。
优化的，在所述步骤S104中，包括如下步骤：S401b.在当前跳频选定的数据传输信道上发送一个数据帧；S402b.进行下一次跳频，侦听下一次跳频所选定的数据传输信道，若收到来自传输目标的且与该数据帧对应的数据响应帧，则在该数据响应帧指示传输成功时在当前侦听的数据传输信道上发送下一个数据帧，而在该数据响应帧指示传输失败或超时未收到该数据响应帧时，在当前侦听的数据传输信道上重传前次发送的数据帧，直到达到最大重传次数。
优化的，在所述步骤S104中，包括如下步骤：继续侦听通信握手信道，若超期未接收到来自传输目标的信标帧，或者在所述通信握手信道上发送探测帧后，超期未接收到来自传输目标的探测响应帧，则中止数据帧传输，直到重新发现传输目标。
优化的，在所述步骤S104之后，还包括如下步骤：在通信握手信道中或最末次跳频所选定的数据传输信道中发送数据传输结束帧。
本发明采用的技术方案,另一方面提供了安全的腕表数据无线传输装置，包括：探测单元，用于侦听通信握手信道，并按照如下方式发现传输目标：接收到来自传输目标的信标帧，或者在所述通信握手信道上发送探测帧后，接收到来自传输目标的探测响应帧；同步单元，用于在通信握手信道上与传输目标交互消息帧，同步双方的跳频序列循环码；封装单元，用于将待传输的腕表数据封装为若干个待依次传输的数据帧，各个所述数据帧的帧头字段设有传输目标的地址；传输单元，用于根据所述跳频序列循环码在数据传输信道池中选定每次待跳频的数据传输信道，然后在跳频后的数据传输信道上依次发送所述数据帧，直到数据帧发送完毕。
优化的，还包括连接所述封装单元的北斗卫星定位单元；所述北斗卫星定位单元包括依次连接的北斗卫星天线模块、低噪声放大模块和解调模块，其中，所述解调模块连接所述封装单元。
综上，采用本发明所提供的一种安全的腕表数据无线传输方法及传输装置，具有如下有益效果：(1)该方法以跳频方式来实现对腕表数据的无线传输，如此可在方便数据传输的基础上，还能够使数据在传输过程中不易被窃取和干扰，保障数据传输的安全性，拓展无线传输距离，甚至达到百米级距离；(2)在同步双方的跳频序列循环码时，由于对消息帧进行了加密，可以确保同步交互中的数据安全，防止第三方窃取跳频序列循环码，保障后续数据传输的安全性；(3)在下一个数据帧传输前，先在下一次跳频选定的数据传输信道上侦听与前一个数据帧对应的数据响应帧，如此可以验证传输目标是否也已经同步跳频至该数据传输信道，进而可及时发现与对方出现同步出错的情况，避免发送无用的数据帧，提高信道资源的利用率；(4)还可以及时发现与对方出现失联情况，及时中止数据帧的发送，进一步提高信道资源的利用率；(5)该装置通过配置北斗卫星定位单元，可以抵御GPS干扰，支持北斗定位，便于实际推广和实用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的安全的腕表数据无线传输方法的流程示意图。
图2是本发明提高的安全的腕表数据无线传输装置的结构示意图。
具体实施方式
以下将参照附图，通过实施例方式详细地描述本发明提供的安全的腕表数据无线传输方法及传输装置。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
实施例一
图1示出了本发明提供的安全的腕表数据无线传输方法的流程示意图。本实施例提供的所述安全的腕表数据无线传输方法，包括如下步骤。
S101.侦听通信握手信道，并按照如下方式发现传输目标：接收到来自传输目标的信标帧，或者在所述通信握手信道上发送探测帧后，接收到来自传输目标的探测响应帧。
在所述步骤S101中，所述通信握手信道为准备进行腕表数据无线传输的两通信终端(例如智能腕表与智能手机)，相互发现对方并交互相关消息帧实现通信握手的专用信道，其与后续的数据传输信道处于不同的频点,例如当传输频段处于2400MHz～2483.5MHz之间时，可以选择出40个带宽为2M的无线信道，选择其中的1个为通信握手信道，选择另外的39个无线信道作为数据传输信道。所述信标帧为由一通信终端周期性地在所述通信握手信道中发送的、便于其它通信终端发现自己的MAC帧，其包含有本通信终端的地址以及相关的通信参数；所述探测帧为由一通信终端不定期地在所述通信握手信道中发送的、用于请求传输目标给予相应反馈的MAC帧，其包含有本通信终端的地址和传输目标的地址；所述探测响应帧为由与探测帧中传输目标的地址匹配的通信终端反馈给探测请求通信终端的MAC帧，其包含有本通信终端的地址以及相关的通信参数。如此可以通过前述两种方式可完成对传输目标的有效探测发现。
S102.在通信握手信道上与传输目标交互消息帧，同步双方的跳频序列循环码。
在所述步骤S102中，通过交互消息帧数实现在准备进行腕表数据无线传输的两通信终端之间进行通信握手，除了约定跳频序列循环码外，还可以约定加密解密方式和调制解调的方式等。具体的，在所述步骤S102中，约定跳频序列循环码的方式可以但不限于包括如下步骤：S201.本地随机生成跳频序列循环码；S202.在通信握手信道中发送包含所述跳频序列循环码且加密的消息帧，所述消息帧的帧头字段设有传输目标的地址；S203.侦听通信握手信道，在接收到来自传输目标的消息确认帧后，完成双方跳频序列循环码的同步。所述跳频序列循环码用于指导双方在后续数据传输过程中的每次跳频前同步选定数据传输信道，保障双方进行有效通信。此外，通过所述跳频序列循环码，在数据传输过程中可以循环跳频，适应传输任意个数据帧。
S103.将待传输的腕表数据封装为若干个待依次传输的数据帧，各个所述数据帧的帧头字段设有传输目标的地址。
在所述步骤S103中，所述腕表数据可以但不限于为卫星定位数据、时间数据或其它记录数据。所述数据帧为包含数据包的MAC帧，通过在数据帧的帧头字段设置传输目标的地址，可以方便传输目标终端正确接收所述数据帧。具体的，在所述步骤S103中，出于数据保密的目的，包括如下步骤：将待传输的腕表数据加密封装为若干个待依次传输的数据帧。其对应的解密方式可以在步骤S102的通信握手中进行约定。
S104.根据所述跳频序列循环码在数据传输信道池中选定每次待跳频的数据传输信道，然后在跳频后的数据传输信道上依次发送所述数据帧，直到数据帧发送完毕。
在所述步骤S104的跳频通信过程中，为了确保数据帧的正确传输，一般需要对数据帧的发送进行反馈确认(通过帧尾字段的校验码进行确认，例如CRC码)，在本发明中，数据帧的传输及确认方式可以但不限于有如下两种：(1)包括如下步骤：S401a.在当前跳频选定的数据传输信道上发送一个数据帧；S402a.侦听当前跳频选定的数据传输信道，若收到来自传输目标的且与该数据帧对应的数据响应帧，则在该数据响应帧指示传输成功时进行下一次跳频，并在下一次跳频选定的数据传输信道上发送下一个数据帧，而在该数据响应帧指示传输失败或超时未收到该数据响应帧时，在当前跳频选定的数据传输信道上重传前次发送的数据帧，直到达到最大重传次数。(2)包括如下步骤：S401b.在当前跳频选定的数据传输信道上发送一个数据帧；S402b.进行下一次跳频，侦听下一次跳频所选定的数据传输信道，若收到来自传输目标的且与该数据帧对应的数据响应帧，则在该数据响应帧指示传输成功时在当前侦听的数据传输信道上发送下一个数据帧，而在该数据响应帧指示传输失败或超时未收到该数据响应帧时，在当前侦听的数据传输信道上重传前次发送的数据帧，直到达到最大重传次数。在本实施例中，优选第二种方式，即在下一个数据帧传输前，先在下一次跳频选定的数据传输信道上侦听与前一个数据帧对应的数据响应帧，如此可以验证传输目标是否也已经同步跳频至该数据传输信道，进而可及时发现与对方出现同步出错的情况，避免发送无用的数据帧，提高信道资源的利用率。
在所述步骤S104中，还可以包括如下步骤：继续侦听通信握手信道，若超期未接收到来自传输目标的信标帧，或者在所述通信握手信道上发送探测帧后，超期未接收到来自传输目标的探测响应帧，则中止数据帧传输，直到重新发现传输目标。如此还可以及时发现与对方出现失联情况，及时中止数据帧的发送，进一步提高信道资源的利用率。
在所述步骤S104之后，还包括如下步骤：在通信握手信道中或最末次跳频所选定的数据传输信道中发送数据传输结束帧。所述数据传输结束帧用于向传输目标指示本次数据传输完毕，由此可以及时通知传输目标终止跳频。
综上，本实施例所提供的安全的腕表数据无线传输方法，具有如下有益效果：(1)该方法以跳频方式来实现对腕表数据的无线传输，如此可在方便数据传输的基础上，还能够使数据在传输过程中不易被窃取和干扰，保障数据传输的安全性，拓展无线传输距离，甚至达到百米级距离；(2)在同步双方的跳频序列循环码时，由于对消息帧进行了加密，可以确保同步交互中的数据安全，防止第三方窃取跳频序列循环码，保障后续数据传输的安全性；(3)在下一个数据帧传输前，先在下一次跳频选定的数据传输信道上侦听与前一个数据帧对应的数据响应帧，如此可以验证传输目标是否也已经同步跳频至该数据传输信道，进而可及时发现与对方出现同步出错的情况，避免发送无用的数据帧，提高信道资源的利用率；(4)还可以及时发现与对方出现失联情况，及时中止数据帧的发送，进一步提高信道资源的利用率。
实施例二
图2示出了本发明提高的安全的腕表数据无线传输装置的结构示意图。本实施例与实施例一的不同之处在于提供了一种实现实施例一技术方案的传输装置，包括：探测单元，用于侦听通信握手信道，并按照如下方式发现传输目标：接收到来自传输目标的信标帧，或者在所述通信握手信道上发送探测帧后，接收到来自传输目标的探测响应帧；同步单元，用于在通信握手信道上与传输目标交互消息帧，同步双方的跳频序列循环码；封装单元，用于将待传输的腕表数据封装为若干个待依次传输的数据帧，各个所述数据帧的帧头字段设有传输目标的地址；传输单元，用于根据所述跳频序列循环码在数据传输信道池中选定每次待跳频的数据传输信道，然后在跳频后的数据传输信道上依次发送所述数据帧，直到数据帧发送完毕。
优化的，还包括连接所述封装单元的北斗卫星定位单元；所述北斗卫星定位单元包括依次连接的北斗卫星天线模块、低噪声放大模块和解调模块，其中，所述解调模块连接所述封装单元。所述北斗卫星定位单元用于与北斗卫星进行数据交互，以便获取本地的定位数据，其中，所述北斗卫星天线模块用于接收卫星信号，并将卫星信号转化为电信号，所述低噪声放大模块用于对所述电信号进行放大和降噪处理，所述解调模块用于对所述电信号进行数字解调，获取其中的数据信息。如此可以实现北斗卫星信号的接收，在低信噪比的条件下实现精确的北斗卫星信号的采集。
本实施例的技术效果，可以根据实施例一的技术效果推导而得，于此不再赘述。
如上所述，可较好地实现本发明。对于本领域的技术人员而言，根据本发明的教导，设计出不同形式的安全的腕表数据无线传输方法及传输装置并不需要创造性的劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行变化、修改、替换、整合和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种安全的腕表数据无线传输方法，其特征在于，包括如下步骤：
S101.侦听通信握手信道，并按照如下方式发现传输目标：接收到来自传输目标的信标帧，或者在所述通信握手信道上发送探测帧后，接收到来自传输目标的探测响应帧；
S102.在通信握手信道上与传输目标交互消息帧，同步双方的跳频序列循环码；
S103.将待传输的腕表数据封装为若干个待依次传输的数据帧，各个所述数据帧的帧头字段设有传输目标的地址；
S104.根据所述跳频序列循环码在数据传输信道池中选定每次待跳频的数据传输信道，然后在跳频后的数据传输信道上依次发送所述数据帧，直到数据帧发送完毕。
2.如权利要求1所述的一种安全的腕表数据无线传输方法，其特征在于，在所述步骤S102中，包括如下步骤：
S201.本地随机生成跳频序列循环码；
S202.在通信握手信道中发送包含所述跳频序列循环码且加密的消息帧，所述消息帧的帧头字段设有传输目标的地址；
S203.侦听通信握手信道，在接收到来自传输目标的消息确认帧后，完成双方跳频序列循环码的同步。
3.如权利要求1所述的一种安全的腕表数据无线传输方法，其特征在于，在所述步骤S103中，包括如下步骤：将待传输的腕表数据加密封装为若干个待依次传输的数据帧。
4.如权利要求1所述的一种安全的腕表数据无线传输方法，其特征在于，在所述步骤S104中，包括如下步骤：
S401a.在当前跳频选定的数据传输信道上发送一个数据帧；
S402a.侦听当前跳频选定的数据传输信道，若收到来自传输目标的且与该数据帧对应的数据响应帧，则在该数据响应帧指示传输成功时进行下一次跳频，并在下一次跳频选定的数据传输信道上发送下一个数据帧，而在该数据响应帧指示传输失败或超时未收到该数据响应帧时，在当前跳频选定的数据传输信道上重传前次发送的数据帧，直到达到最大重传次数。
5.如权利要求1所述的一种安全的腕表数据无线传输方法，其特征在于，在所述步骤S104中，包括如下步骤：
S401b.在当前跳频选定的数据传输信道上发送一个数据帧；
S402b.进行下一次跳频，侦听下一次跳频所选定的数据传输信道，若收到来自传输目标的且与该数据帧对应的数据响应帧，则在该数据响应帧指示传输成功时在当前侦听的数据传输信道上发送下一个数据帧，而在该数据响应帧指示传输失败或超时未收到该数据响应帧时，在当前侦听的数据传输信道上重传前次发送的数据帧，直到达到最大重传次数。
6.如权利要求1所述的一种安全的腕表数据无线传输方法，其特征在于，在所述步骤S104中，包括如下步骤：
继续侦听通信握手信道，若超期未接收到来自传输目标的信标帧，或者在所述通信握手信道上发送探测帧后，超期未接收到来自传输目标的探测响应帧，则中止数据帧传输，直到重新发现传输目标。
7.如权利要求1所述的一种安全的腕表数据无线传输方法，其特征在于，在所述步骤S104之后，还包括如下步骤：
在通信握手信道中或最末次跳频所选定的数据传输信道中发送数据传输结束帧。
8.一种安全的腕表数据无线传输装置，其特征在于，包括：
探测单元，用于侦听通信握手信道，并按照如下方式发现传输目标：接收到来自传输目标的信标帧，或者在所述通信握手信道上发送探测帧后，接收到来自传输目标的探测响应帧；
同步单元，用于在通信握手信道上与传输目标交互消息帧，同步双方的跳频序列循环码；
封装单元，用于将待传输的腕表数据封装为若干个待依次传输的数据帧，各个所述数据帧的帧头字段设有传输目标的地址；
传输单元，用于根据所述跳频序列循环码在数据传输信道池中选定每次待跳频的数据传输信道，然后在跳频后的数据传输信道上依次发送所述数据帧，直到数据帧发送完毕。
9.如权利要求8所述的一种安全的腕表数据无线传输装置，其特征在于，还包括连接所述封装单元的北斗卫星定位单元；
所述北斗卫星定位单元包括依次连接的北斗卫星天线模块、低噪声放大模块和解调模块，其中，所述解调模块连接所述封装单元。
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