CN107104948A - 无人机数据传输方法和无人机数据传输系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机数据传输方法和无人机数据传输系统，该无人机数据传输方法包括：无人机采集数据，并对数据进行算法加密，以获取密文数据，其中，无人机所采用的加密算法为对称加密算法；无人机将密文数据传输到地面监控装置；地面监控装置获取无人机传输的密文数据；地面监控装置对获取到的密文数据进行算法解密，以获取对应的明文数据，其中地面监控装置所采用的解密算法为无人机采用的对称加密算法对应的解密算法。本发明通过数据加密的方式，提高了无人机数据传输系统数据传输的安全性，增加了数据传输的可靠性，防止数据传输过程中数据被恶意窃取或篡改，从而避免数据泄露的现象发生。

Description

无人机数据传输方法和无人机数据传输系统

技术领域

本发明涉及无人机数据传输技术领域，尤其涉及一种无人机数据传输方 法和无人机数据传输系统。

背景技术

随着无人机技术的发展，无人机越来越多地应用到人们的日常场景中， 如农业领域，科研领域，气象领域等等。无人机通过采集各种不同的数据， 传输到地面接收系统进行数据分析，以获得宝贵的统计结果；地面接收系统 发送数据指令控制无人机收集数据。现如今，无人机和地面接收系统的数据 传输功能设计要么过于简单，要么是明文传输，要么只经过简单的数据加密， 这导致数据传输的安全性不高，数据容易在传输过程中泄露，导致被恶意窃 取或篡改等问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种无人机数据传输方法和无人机数据传输 系统，旨在解决无人机和地面接收系统的数据传输安全性不高的的技术问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种无人机数据传输方法，应用于 无人机数据传输系统，所述无人机数据传输系统包括无人机和地面监控装置， 其特征在于，所述无人机数据传输方法包括：

无人机采集数据，并对数据进行算法加密，以获取密文数据，其中，无 人机所采用的加密算法为对称加密算法；

无人机将密文数据传输到地面监控装置；

地面监控装置获取无人机传输的密文数据；

地面监控装置对获取到的密文数据进行算法解密，以获取对应的明文数 据，其中地面监控装置所采用的解密算法为无人机采用的对称加密算法对应 的解密算法。

可选地，所述无人机将密文数据传输到地面监控装置的步骤之前还包括：

无人机向地面监控装置发送身份验证指令；

地面监控装置获取无人机发送的身份验证指令；

地面监控装置根据身份验证指令，并向无人机返回身份验证数据；

无人机获取地面监控装置返回的身份验证数据；

当无人机通过身份验证数据的认证时，执行将密文数据传输到地面监控 装置的步骤。

可选地，所述无人机将密文数据传输到地面监控装置的步骤之前还包括：

无人机向地面监控装置发送时间验证指令；

地面监控装置获取无人机发送的时间验证指令；

地面监控装置根据时间验证指令，并向无人机返回当前地面监控装置所 在时区的第一标准时间；

无人机获取地面监控装置返回的第一标准时间；

当无人机检测到第一标准时间和无人机所在时区的第二标准时间处于预 设误差范围内时，执行将密文数据传输到地面监控装置的步骤。

可选地，所述地面监控装置包括多台，且具有各自的安全级别，所述无 人机将密文数据传输到地面监控装置的步骤之前还包括：

无人机基于预设的区分标准，确定密文数据的保密级别；

无人机向所有地面监控装置中距离无人机最近的目标地面监控装置发送 安全级别查询指令；

目标地面监控装置获取无人机发送的安全级别查询指令，并向无人机返 回目标地面监控装置的安全级别；

当无人机检测到目标地面监控装置的安全级别大于或等于密文数据的保 密级别时，执行将密文数据传输到地面监控装置的步骤。

本发明实施例还提供一种无人机数据传输方法，应用于无人机数据传输 系统，所述无人机数据传输系统包括无人机、地面监控装置和第三方接收装 置，所述无人机数据传输系统包括：

无人机采集数据，并对数据进行算法加密，以获取密文数据，其中，无 人机所采用的加密算法为对称加密算法；

当无人机检测到第三方接收装置时，向第三方接收装置发送授权验证指 令；

第三方接收装置获取无人机发送的授权验证指令，并向无人机返回第三 方接收装置的授权验证数据；

当无人机检测到授权验证数据属于无人机和地面监控装置的合法授权数 据时，将密文数据传输到第三方接收装置。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种无人机数据传输系统，包括 无人机和地面监控装置，其特征在于，所述无人机数据传输系统包括：

第一加密模块，用于无人机采集数据，并对数据进行算法加密，以获取 密文数据，其中，无人机所采用的加密算法为对称加密算法；

第一传输模块，用于无人机将密文数据传输到地面监控装置；

第一获取模块，用于地面监控装置获取无人机传输的密文数据；

解密模块，用于地面监控装置对获取到的密文数据进行算法解密，以获 取对应的明文数据，其中地面监控装置所采用的解密算法为无人机采用的对 称加密算法对应的解密算法。

可选地，所述无人机数据传输系统还包括：

第一发送模块，用于无人机向地面监控装置发送身份验证指令；

第二获取模块，用于地面监控装置获取无人机发送的身份验证指令；

第一验证模块，用于地面监控装置根据身份验证指令，并向无人机返回 身份验证数据；

第三获取模块，用于无人机获取地面监控装置返回的身份验证数据；

所述第一传输模块还用于当无人机通过身份验证数据的认证时，执行第 一传输模块的功能。

可选地，所述无人机数据传输系统还包括：

第二发送模块，用于无人机向地面监控装置发送时间验证指令；

第四获取模块，用于地面监控装置获取无人机发送的时间验证指令；

第二验证模块，用于地面监控装置根据时间验证指令，并向无人机返回 当前地面监控装置所在时区的第一标准时间；

第五获取模块，用于无人机获取地面监控装置返回的第一标准时间；

所述第一传输模块还用于当无人机检测到第一标准时间和无人机所在时 区的第二标准时间处于预设误差范围内时，执行第一传输模块的功能。

可选地，所述地面监控装置包括多台，且具有各自的安全级别，所述无 人机数据传输系统还包括：

区分模块，用于无人机基于预设的区分标准，确定密文数据的保密级别；

第三发送模块，用于无人机向所有地面监控装置中距离无人机最近的目 标地面监控装置发送安全级别查询指令；

第六获取模块，用于目标地面监控装置获取无人机发送的安全级别查询 指令，并向无人机返回目标地面监控装置的安全级别；

所述第一传输模块还用于当无人机检测到目标地面监控装置的安全级别 大于或等于密文数据的保密级别时，执行第一传输模块的功能。

本发明还提供一种无人机数据传输系统，所述无人机数据传输系统中包 括无人机、地面监控装置和第三方接收装置，所述无人机数据传输系统包括：

第二加密模块，用于无人机采集数据，并对数据进行算法加密，以获取 密文数据，其中，无人机所采用的加密算法为对称加密算法；

第四发送模块，用于当无人机检测到第三方接收装置时，向第三方接收 装置发送授权验证指令；

第三验证模块，用于第三方接收装置获取无人机发送的授权验证指令， 并向无人机返回第三方接收装置的授权验证数据；

第二传输模块，用于当无人机检测到授权验证数据属于无人机和地面监 控装置的合法授权数据时，将密文数据传输到第三方接收装置。

本发明的技术方案中，无人机首先采集数据，并对数据进行算法加密， 以获取密文数据；然后无人机将密文数据传输到地面监控装置；接着地面监 控装置获取无人机传输的密文数据；最后地面监控装置对获取到的密文数据 进行算法解密，以获取对应的明文数据。本发明通过数据加密的方式，提高 了无人机数据传输系统数据传输的安全性，增加了数据传输的可靠性，防止 数据传输过程中数据被恶意窃取或篡改，从而避免数据泄露的现象发生。

附图说明

图1为本发明无人机数据传输方法第一实施例的流程示意图；

图2为本发明无人机数据传输方法第二实施例的流程示意图；

图3为本发明无人机数据传输方法第三实施例的流程示意图；

图4为本发明无人机数据传输方法第四实施例的流程示意图；

图5为本发明无人机数据传输方法第五实施例的流程示意图；

图6为本发明无人机数据传输系统第一实施例的模块示意图；

图7为本发明无人机数据传输系统第二实施例的模块示意图；

图8为本发明无人机数据传输系统第三实施例的模块示意图；

图9为本发明无人机数据传输系统第四实施例的模块示意图；

图10为本发明无人机数据传输系统第五实施例的模块示意图；

图11为本发明无人机数据传输方法第一实施例中无人机进行数据加密的 流程示意图；

图12为本发明无人机数据传输方法第一实施例中地面监控装置进行数据 解密的流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参考附图做进一步 说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限 定本发明。

现在将参考附图描述实现本发明各个实施例的无人机数据传输系统。在 后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的 后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块” 与“部件”可以混合地使用。

参考图1，本发明提供一种无人机数据传输方法，该无人机数据传输方法 应用于无人机数据传输系统上，所述无人机数据传输系统包括无人机和地面 监控装置，在无人机数据传输方法第一实施例中，所述无人机数据传输方法 包括：

步骤S110，无人机采集数据，并对数据进行算法加密，以获取密文数据， 其中，无人机所采用的加密算法为对称加密算法；

无人机数据传输系统在进行数据传输时，所传输的数据资料可以通过算 法加密从明文数据转换为密文数据。密文数据的优势在于增加了数据资料的 隐秘性，必须通过对应的解密密钥才能获取到真实的数据资料，即使是被恶 意窃取，窃取者也无法轻易获取到明文数据，因为窃取者并不知道如何对密 文数据进行解密。需要说明的是，无人机所采用的加密算法为对称加密算法， 所述对称加密(即私钥加密)指加密和解密使用相同密钥的加密算法。本实施例 将无人机采集的数据进行算法加密，保证了数据的可靠性和纯洁性，从源头 上降低了数据泄露被窃取的概率，从而在数据传输过程中，最大化地保障了 数据传输的安全性。

步骤S120，无人机将密文数据传输到地面监控装置；

无人机将加密后所获取的密文数据传输到地面监控装置。在传输密文数 据之前，无人机需在其所在区域搜索附近最近的一座或几座地面监控装置， 在实现与地面监控装置的通讯对接之后，才将密文数据传输到对应的地面监 控装置。本实施例中，数据传输采用的无线传输的方法制式，可以是视频基 带传输、无线光纤传输、网络传输、微波传输、双绞线传输或宽频共缆传输 等方式，可根据实际情况进行选择使用，在此不作限定。

步骤S130，地面监控装置获取无人机传输的密文数据；

地面监控装置本身设置了与无人机传输方式一致的数据接收设备，该设 备用于接收无人机传输过来的数据或指令。在遵循相同的传输通信协议的前 提下，地面监控装置能够准确地获取到无人机传输的密文数据。

步骤S140，地面监控装置对获取到的密文数据进行算法解密，以获取对 应的明文数据，其中地面监控装置所采用的解密算法为无人机采用的对称加 密算法对应的解密算法。

由于地面监控装置所获取到数据是无人机加密过后的密文数据，也就是 说，地面监控装置虽然接收到无人机所传输的数据资料，但无法直接读取到 该密文数据的具体内容。在地面监控装置与无人机进行数据通讯对接或地面 监控装置和无人机进行调试配置的过程中，二者已预设了一套对应的加密算 法，该加密算法在无人机上进行对数据资料的加密，而在地面监控装置上同 样设置了该套加密算法对应的解密算法，即解密算法为加密算法的逆运算， 遵循着与加密算法相同的算法原理。假设无人机所采用的加密算法为A1对称 加密算法，故地面监控装置采用的解密算法为A1对称加密算法对应的A2对 称解密算法，而A1对称加密算法和A2解密算法的算法原理相同，而算法流 程步骤相反。本实施例中，无人机数据传输系统中，无人机采用的对称加密 算法和地面监控装置采用的对称加密算法对应的解密算法不作固定局限，可 以是序列密码算法、DES算法、3DES算法、TDEA算法、Blowfish算法、RC5 算法或IDEA算法等等。

本发明的技术方案中，无人机首先采集数据，并对数据进行算法加密， 以获取密文数据；然后无人机将密文数据传输到地面监控装置；接着地面监 控装置获取无人机传输的密文数据；最后地面监控装置对获取到的密文数据 进行算法解密，以获取对应的明文数据。本发明通过数据加密的方式，提高 了无人机数据传输系统数据传输的安全性，增加了数据传输的可靠性，防止 数据传输过程中数据被恶意窃取或篡改，从而避免数据泄露的现象发生。

进一步地，在本发明无人机数据传输方法第一实施例的基础上，提出无 人机数据传输方法第二实施例，参考图2，所述第二实施例与第一实施例之间 的区别在于，所述无人机将密文数据传输到地面监控装置的步骤之前还包括：

步骤S210，无人机向地面监控装置发送身份验证指令；

在无人机向地面监控装置传输密文数据之前，无人机可以向地面监控专 职发送身份验证指令，以验证地面监控装置的身份，进一步保障密文数据的 安全性。所述身份验证指令主要用于验证地面监控装置的身份，验证方式包 括但不限于以下方式：通过验证码的校验，也可以是预设口令的匹配，或者 是查询地面监控装置的权限等等。

步骤S220，地面监控装置获取无人机发送的身份验证指令；

步骤S230，地面监控装置根据身份验证指令，并向无人机返回身份验证 数据；

步骤S240，无人机获取地面监控装置返回的身份验证数据；

当无人机通过身份验证数据的认证时，执行将密文数据传输到地面监控 装置的步骤。

地面监控装置实时获取到无人机发送的身份验证指令，并根据该身份验 证指令，将无人机所需要的身份验证数据，例如，验证码，预设口令，设备 编号或者权限级别等信息数据返回给无人机。而无人机则接收获取该身份验 证数据，并对其进行数据验证。假设身份验证的方式是口令匹配，那么，无 人机接收到身份验证数据时，提取出该身份验证数据中的口令，再与无人机 中预设口令进行数据匹配。若预设口令的数据匹配成功，则证明当前地面监 控装置与无人机的身份验证数据认证通过，此时，无人机再将密文数据传输 到地面监控装置。

进一步地，在本发明无人机数据传输方法第一实施例的基础上，提出无 人机数据传输方法第三实施例，参考图3，所述第三实施例与第一实施例之间 的区别在于，所述无人机将密文数据传输到地面监控装置的步骤之前还包括：

步骤S310，无人机向地面监控装置发送时间验证指令；

无人机与地面监控装置的数据传输需要一定程度的数据保密。为尽可能 地保障无人机的密文数据的有效性和安全性，无人机与地面监控装置上设置 有精密的标准时钟，其精确度非常高。由于无人机处于移动状态中，而地面 监控装置一般属于固定装置，当地面监控装置和无人机处于不同的时区之内 时，无人机所采集的数据将存在区域性或时效性，为保障数据能够更好地实 现其价值，无人机可以向地面监控装置发送时间验证指令。

步骤S320，地面监控装置获取无人机发送的时间验证指令；

步骤S330，地面监控装置根据时间验证指令，并向无人机返回当前地面 监控装置所在时区的第一标准时间；

步骤S340，无人机获取地面监控装置返回的第一标准时间；

地面监控装置实时获取到无人机发送的时间验证指令，并将地面监控装 置所在的时区的第一标准时间作为时间验证数据返回给无人机，而无人机实 时获取到该第一标准时间。

当无人机检测到第一标准时间和无人机所在时区的第二标准时间处于预 设误差范围内时，执行将密文数据传输到地面监控装置的步骤。

将无人机所在时区的第二标准时间与地面监控装置所在时区的第一标准 时间进行比较，能更好地获知无人机所采集的数据发送到该地面监控装置的 时效性。假设无人机和地面监控装置处于不同的时区，则第一标准时间和第 二标准时间必然是不同的，那么对于时效性非常敏感的采集数据，若检测到 第一标准时间和第二标准时间超出预设误差范围后，时区的不同将直接导致 数据失去了其研究价值；而第一标准时间和第二标准时间虽然不同，但依旧 处于预设的误差范围内时，包括时区的误差或数据传输过程中消耗的时间等 等，那么无人机的采集数据依旧拥有其研究价值，此时无人机再将密文数据 传输到地面监控装置。

进一步地，在本发明无人机数据传输方法第一实施例的基础上，提出无 人机数据传输方法第四实施例，参考图4，所述第四实施例与第一实施例之间 的区别在于，所述地面监控装置包括多台，且具有各自的安全级别，所述无 人机将密文数据传输到地面监控装置的步骤之前还包括：

步骤S410，无人机基于预设的区分标准，确定密文数据的保密级别；

无人机在进行密文数据的传输之前，还可以先确定密文数据的保密级别。 密文数据的研究价值可根据预设的区分标准进行级别区分。区分标准为预先 设置的标准，可以通过无人机当前所执行任务的级别而区分，可以分为最高 的一级保密，次高的二级保密，一般的三级保密等等，依次类推。密文数据 的保密级别意味着不同级别的密文数据需要地面监控装置对应的权限才能获 取到。

步骤S420，无人机向所有地面监控装置中距离无人机最近的目标地面监 控装置发送安全级别查询指令；

步骤S430，目标地面监控装置获取无人机发送的安全级别查询指令，并 向无人机返回目标地面监控装置的安全级别；

地面监控装置拥有多台，并预设了不同的安全级别。所述安全级别即该 地面装置本身所能够接收获取的无人机密文数据的权限，安全级别不同，对 应的获取对应保密级别的无人机密文数据也不同。无人机向最近的目标地面 监控装置发送安全级别查询指令，而目标地面监控装置实时获取无人机发送 的安全级别查询指令，并将本身的安全级别返回到无人机。由无人机进行分 析识别。

当无人机检测到目标地面监控装置的安全级别大于或等于密文数据的保 密级别时，执行将密文数据传输到地面监控装置的步骤。

无人机根据目标地面监控装置的安全级别，结合无人机当前密文数据的 保密级别进行分析，当目标地面监控装置的安全级别大于或等于密文数据保 密级别时，则证明目标地面监控装置的权限能够获取或读取无人机当前的密 文数据，无人机能够将密文数据传输给地面监控装置；反之，若目标地面监 控装置的安全级别小于无人机密文数据的保密级别，则证明所述目标地面监 控装置的权限达不到获取或读取密文数据的程度，此时无人机将只把该目标 地面监控装置所能达到保密级别的密文数据传输给该地面监控装置，并寻找 新的具有更高安全别的目标地面监控装置，以便将对应的更高级别的密文数 据传输给新的目标地面监控装置。

参考图5，本发明提供一种无人机数据传输方法，应用于无人机数据传输 系统，所述无人机数据传输系统包括无人机、地面监控装置和第三方接收装 置，在无人机数据传输方法第五实施例中，应用于无人机数据传输系统，所 述无人机数据传输系统包括无人机、地面监控装置和第三方接收装置，所述 无人机数据传输系统包括：

步骤S510，无人机采集数据，并对数据进行算法加密，以获取密文数据， 其中，无人机所采用的加密算法为对称加密算法；

无人机数据传输系统在进行数据传输时，所传输的数据资料可以通过算 法加密从明文数据转换为密文数据。密文数据的优势在于增加了数据资料的 隐秘性，必须通过对应的解密密钥才能获取到真实的数据资料，即使是被恶 意窃取，窃取者也无法轻易获取到明文数据，因为窃取者并不知道如何对密 文数据进行解密。需要说明的是，无人机所采用的加密算法为对称加密算法， 所述对称加密(即私钥加密)指加密和解密使用相同密钥的加密算法。本实施例 将无人机采集的数据进行算法加密，保证了数据的可靠性和纯洁性，从源头 上降低了数据泄露被窃取的概率，从而在数据传输过程中，最大化地保障了 数据传输的安全性。

步骤S520，当无人机检测到第三方接收装置时，向第三方接收装置发送 授权验证指令；

所述第三方接收装置为预先被无人机和地面接收装置所授权的数据接收 装置，它可以是数据中转站，也可以是数据存储站，或者数据处理终端，第 三方接收装置能够解决地面监控装置无法覆盖到某些特殊地面区域的问题， 作为地面监控装置的辅助站点，辅助实现或实现地面监控装置的数据接收。

无人机在检测到第三方接收装置的时候，首先需对第三方接收装置进行 验证，只有证明第三方接收装置属于无人机和地面监控装置合法授权的装置， 才能进行密文数据的传输。因此无人机先向第三方接收装置发送授权验证指 令，该授权验证指令能够将第三方接收装置的设备信息进行验证，以辨别该 第三方接收装置是否是无人机和地面监控装置共同授权的认证装置。

步骤S530，第三方接收装置获取无人机发送的授权验证指令，并向无人 机返回第三方接收装置的授权验证数据；

步骤S540，当无人机检测到授权验证数据属于无人机和地面监控装置的 合法授权数据时，将密文数据传输到第三方接收装置。

第三方接收装置实时接收到无人机发送的收权验证指令，并将本身的授 权的验证数据发送给无人机，而无人机获取到该授权验证数据时，对其进行 数据验证分析。验证分析过程可以是利用设备信息编号的匹配，预设口令的 匹配，验证码的校验等等方式，此处的验证方式不作限定。在检测到授权验 证数据属于无人机和地面监控装置的合法授权数据时，证明该第三方接收装 置时合法的第三方授权装置，此时，即可将密文数据传输给第三方接收装置。

参考图6，本发明还提供一种无人机数据传输系统，包括无人机和地面监 控装置，在无人机数据传输系统第一实施例中，该无人机数据传输系统包括：

第一加密模块110，用于无人机采集数据，并对数据进行算法加密，以获 取密文数据，其中，无人机所采用的加密算法为对称加密算法；

无人机数据传输系统在进行数据传输时，所传输的数据资料可以通过算 法加密从明文数据转换为密文数据。密文数据的优势在于增加了数据资料的 隐秘性，必须通过对应的解密密钥才能获取到真实的数据资料，即使是被恶 意窃取，窃取者也无法轻易获取到明文数据，因为窃取者并不知道如何对密 文数据进行解密。需要说明的是，无人机所采用的加密算法为对称加密算法， 所述对称加密(即私钥加密)指加密和解密使用相同密钥的加密算法。本实施例 将无人机采集的数据进行算法加密，保证了数据的可靠性和纯洁性，从源头 上降低了数据泄露被窃取的概率，从而在数据传输过程中，最大化地保障了 数据传输的安全性。

第一传输模块120，用于无人机将密文数据传输到地面监控装置；

无人机将加密后所获取的密文数据传输到地面监控装置。在传输密文数 据之前，无人机需在其所在区域搜索附近最近的一座或几座地面监控装置， 在实现与地面监控装置的通讯对接之后，才将密文数据传输到对应的地面监 控装置。本实施例中，数据传输采用的无线传输的方法制式，可以是视频基 带传输、无线光纤传输、网络传输、微波传输、双绞线传输或宽频共缆传输 等方式，可根据实际情况进行选择使用，在此不作限定。

第一获取模块130，用于地面监控装置获取无人机传输的密文数据；

地面监控装置本身设置了与无人机传输方式一致的数据接收设备，该设 备用于接收无人机传输过来的数据或指令。在遵循相同的传输通信协议的前 提下，地面监控装置能够准确地获取到无人机传输的密文数据。

解密模块140，用于地面监控装置对获取到的密文数据进行算法解密，以 获取对应的明文数据，其中地面监控装置所采用的解密算法为无人机采用的 对称加密算法对应的解密算法。

由于地面监控装置所获取到数据是无人机加密过后的密文数据，也就是 说，地面监控装置虽然接收到无人机所传输的数据资料，但无法直接读取到 该密文数据的具体内容。在地面监控装置与无人机进行数据通讯对接或地面 监控装置和无人机进行调试配置的过程中，二者已预设了一套对应的加密算 法，该加密算法在无人机上进行对数据资料的加密，而在地面监控装置上同 样设置了该套加密算法对应的解密算法，即解密算法为加密算法的逆运算， 遵循着与加密算法相同的算法原理。假设无人机所采用的加密算法为A1对称 加密算法，故地面监控装置采用的解密算法为A1对称加密算法对应的A2对 称解密算法，而A1对称加密算法和A2解密算法的算法原理相同，而算法流 程步骤相反。本实施例中，无人机数据传输系统中，无人机采用的对称加密 算法和地面监控装置采用的对称加密算法对应的解密算法不作固定局限，可 以是序列密码算法、DES算法、3DES算法、TDEA算法、Blowfish算法、RC5 算法或IDEA算法等等。

本发明的技术方案中，首先无人第一加密模块110采集数据，并对数据 进行算法加密，以获取密文数据；然后第一传输模块120将密文数据传输到 地面监控装置；接着地面监控装置的第一获取模块130获取无人机传输的密 文数据；最后地面监控装置的解密模块140对获取到的密文数据进行算法解 密，以获取对应的明文数据。本发明通过数据加密的方式，提高了无人机数 据传输系统数据传输的安全性，增加了数据传输的可靠性，防止数据传输过 程中数据被恶意窃取或篡改，从而避免数据泄露的现象发生。

进一步地，在本发明无人机数据传输系统第一实施例的基础上，提出无 人机数据传输系统第二实施例，参考图7，所述第二实施例与第一实施例之间 的区别在于，所述无人机数据传输系统还包括：

第一发送模块210，用于无人机向地面监控装置发送身份验证指令；

在无人机向地面监控装置传输密文数据之前，无人机可以向地面监控专 职发送身份验证指令，以验证地面监控装置的身份，进一步保障密文数据的 安全性。所述身份验证指令主要用于验证地面监控装置的身份，验证方式包 括但不限于以下方式：通过验证码的校验，也可以是预设口令的匹配，或者 是查询地面监控装置的权限等等。

第二获取模块220，用于地面监控装置获取无人机发送的身份验证指令；

第一验证模块230，用于地面监控装置根据身份验证指令，并向无人机返 回身份验证数据；

第三获取模块240，用于无人机获取地面监控装置返回的身份验证数据；

所述第一传输模块120还用于当无人机通过身份验证数据的认证时，执 行第一传输模块120的功能。

地面监控装置实时获取到无人机发送的身份验证指令，并根据该身份验 证指令，将无人机所需要的身份验证数据，例如，验证码，预设口令，设备 编号或者权限级别等信息数据返回给无人机。而无人机则接收获取该身份验 证数据，并对其进行数据验证。假设身份验证的方式是口令匹配，那么，无 人机接收到身份验证数据时，提取出该身份验证数据中的口令，再与无人机 中预设口令进行数据匹配。若预设口令的数据匹配成功，则证明当前地面监 控装置与无人机的身份验证数据认证通过，此时，无人机再将密文数据传输 到地面监控装置。

进一步地，在本发明无人机数据传输系统第一实施例的基础上，提出无 人机数据传输系统第三实施例，参考图8，所述第三实施例与第一实施例之间 的区别在于，所述无人机数据传输系统还包括：

第二发送模块310，用于无人机向地面监控装置发送时间验证指令；

无人机与地面监控装置的数据传输需要一定程度的数据保密。为尽可能 地保障无人机的密文数据的有效性和安全性，无人机与地面监控装置上设置 有精密的标准时钟，其精确度非常高。由于无人机处于移动状态中，而地面 监控装置一般属于固定装置，当地面监控装置和无人机处于不同的时区之内 时，无人机所采集的数据将存在区域性或时效性，为保障数据能够更好地实 现其价值，无人机可以向地面监控装置发送时间验证指令。

第四获取模块320，用于地面监控装置获取无人机发送的时间验证指令；

第二验证模块330，用于地面监控装置根据时间验证指令，并向无人机返 回当前地面监控装置所在时区的第一标准时间；

第五获取模块340，用于无人机获取地面监控装置返回的第一标准时间；

地面监控装置实时获取到无人机发送的时间验证指令，并将地面监控装 置所在的时区的第一标准时间作为时间验证数据返回给无人机，而无人机实 时获取到该第一标准时间。

所述第一传输模块120还用于当无人机检测到第一标准时间和无人机所 在时区的第二标准时间处于预设误差范围内时，执行第一传输模块120的功 能。

将无人机所在时区的第二标准时间与地面监控装置所在时区的第一标准 时间进行比较，能更好地获知无人机所采集的数据发送到该地面监控装置的 时效性。假设无人机和地面监控装置处于不同的时区，则第一标准时间和第 二标准时间必然是不同的，那么对于时效性非常敏感的采集数据，若检测到 第一标准时间和第二标准时间超出预设误差范围后，时区的不同将直接导致 数据失去了其研究价值；而第一标准时间和第二标准时间虽然不同，但依旧 处于预设的误差范围内时，包括时区的误差或数据传输过程中消耗的时间等 等，那么无人机的采集数据依旧拥有其研究价值，此时无人机再将密文数据 传输到地面监控装置。

进一步地，在本发明无人机数据传输系统第一实施例的基础上，提出无 人机数据传输系统第四实施例，参考图9，所述第四实施例与第一实施例之间 的区别在于，所述地面监控装置包括多台，且具有各自的安全级别，所述无 人机数据传输系统还包括：

区分模块410，用于无人机基于预设的区分标准，确定密文数据的保密级 别；

无人机在进行密文数据的传输之前，还可以先确定密文数据的保密级别。 密文数据的研究价值可根据预设的区分标准进行级别区分。区分标准为预先 设置的标准，可以通过无人机当前所执行任务的级别而区分，可以分为最高 的一级保密，次高的二级保密，一般的三级保密等等，依次类推。密文数据 的保密级别意味着不同级别的密文数据需要地面监控装置对应的权限才能获 取到。

第三发送模块420，用于无人机向所有地面监控装置中距离无人机最近的 目标地面监控装置发送安全级别查询指令；

第六获取模块430，用于目标地面监控装置获取无人机发送的安全级别查 询指令，并向无人机返回目标地面监控装置的安全级别；

地面监控装置拥有多台，并预设了不同的安全级别。所述安全级别即该 地面装置本身所能够接收获取的无人机密文数据的权限，安全级别不同，对 应的获取对应保密级别的无人机密文数据也不同。无人机向最近的目标地面 监控装置发送安全级别查询指令，而目标地面监控装置实时获取无人机发送 的安全级别查询指令，并将本身的安全级别返回到无人机。由无人机进行分 析识别。

所述第一传输模块120还用于当无人机检测到目标地面监控装置的安全 级别大于或等于密文数据的保密级别时，执行第一传输模块120的功能。

无人机根据目标地面监控装置的安全级别，结合无人机当前密文数据的 保密级别进行分析，当目标地面监控装置的安全级别大于或等于密文数据保 密级别时，则证明目标地面监控装置的权限能够获取或读取无人机当前的密 文数据，无人机能够将密文数据传输给地面监控装置；反之，若目标地面监 控装置的安全级别小于无人机密文数据的保密级别，则证明所述目标地面监 控装置的权限达不到获取或读取密文数据的程度，此时无人机将只把该目标 地面监控装置所能达到保密级别的密文数据传输给该地面监控装置，并寻找 新的具有更高安全别的目标地面监控装置，以便将对应的更高级别的密文数 据传输给新的目标地面监控装置。

参考图10，本发明还提供一种无人机数据传输系统，所述无人机数据传 输系统中包括无人机、地面监控装置和第三方接收装置，在无人机数据传输 系统第五实施例中，所述无人机数据传输系统包括：

第二加密模块510，用于无人机采集数据，并对数据进行算法加密，以获 取密文数据，其中，无人机所采用的加密算法为对称加密算法；

无人机数据传输系统在进行数据传输时，所传输的数据资料可以通过算 法加密从明文数据转换为密文数据。密文数据的优势在于增加了数据资料的 隐秘性，必须通过对应的解密密钥才能获取到真实的数据资料，即使是被恶 意窃取，窃取者也无法轻易获取到明文数据，因为窃取者并不知道如何对密 文数据进行解密。需要说明的是，无人机所采用的加密算法为对称加密算法， 所述对称加密(即私钥加密)指加密和解密使用相同密钥的加密算法。本实施例 将无人机采集的数据进行算法加密，保证了数据的可靠性和纯洁性，从源头 上降低了数据泄露被窃取的概率，从而在数据传输过程中，最大化地保障了 数据传输的安全性。

第四发送模块520，用于当无人机检测到第三方接收装置时，向第三方接 收装置发送授权验证指令；

所述第三方接收装置为预先被无人机和地面接收装置所授权的数据接收 装置，它可以是数据中转站，也可以是数据存储站，或者数据处理终端，第 三方接收装置能够解决地面监控装置无法覆盖到某些特殊地面区域的问题， 作为地面监控装置的辅助站点，辅助实现或实现地面监控装置的数据接收。

无人机在检测到第三方接收装置的时候，首先需对第三方接收装置进行 验证，只有证明第三方接收装置属于无人机和地面监控装置合法授权的装置， 才能进行密文数据的传输。因此无人机先向第三方接收装置发送授权验证指 令，该授权验证指令能够将第三方接收装置的设备信息进行验证，以辨别该 第三方接收装置是否是无人机和地面监控装置共同授权的认证装置。

第三验证模块530，用于第三方接收装置获取无人机发送的授权验证指 令，并向无人机返回第三方接收装置的授权验证数据；

第二传输模块540，用于当无人机检测到授权验证数据属于无人机和地面 监控装置的合法授权数据时，将密文数据传输到第三方接收装置。

第三方接收装置实时接收到无人机发送的收权验证指令，并将本身的授 权的验证数据发送给无人机，而无人机获取到该授权验证数据时，对其进行 数据验证分析。验证分析过程可以是利用设备信息编号的匹配，预设口令的 匹配，验证码的校验等等方式，此处的验证方式不作限定。在检测到授权验 证数据属于无人机和地面监控装置的合法授权数据时，证明该第三方接收装 置时合法的第三方授权装置，此时，即可将密文数据传输给第三方接收装置。

优选地，本发明无人机的终端硬件配置可采用以下标准：射频数据速率 可选10kbps或者200kpbs，传输距离超过5KM，发射功率最大24DB(通过 软件可以选择)，接收灵敏度-101dbm，-110dbm。数据接口采用UART(3V).SPI， GPIO接口包括15路数字I/O，4路10位ADC输入，2PWM输出，网络拓扑 结构包括DigMesh、中继、点到点、点到多点、对等网络，可通过FHS扩频。

内存32KB Flash/2KB RAM,CPU时钟达到5.033Mhz。输入电源4-7V，发 射电流229mA，接收电流44mA，休眠电流3uA。

无人机遥测数据加密

无人机数据加密可采用序列密码算法，其硬件加密速度快，且实现容易， 对信号加密具有低延时，无误码扩散等特点，因此序列密码在实际中得到广 泛的应用。

无人机系统通信对数据传输的实时性要求很高，例如地面控制站是每 20ms接收一帧的遥测数据，每80ms发送一帧的遥控指令，所以必须采用具 有低延时特性的序列密码加密方法。

采用自同步序列密码加解密时，收发双方不需要精确的同步电路，接收 方的每个解密密钥都是由它前面的n个密文导出，如果在传输过程中丢失或 改变了一个密文比特，将导致错误向后扩散n个分块，但在连续正确接收到n 个密文后，系统又能自动的恢复同步，因此只要台理地选择n的大小，就能 将错误扩散限制在容许的范围内。因此，本文提出了对无人机数据链路通信 保密系统中的遥测帧使用自同步序列加密算法。

遥测数据加密和解密

无人机在数据终端系统中的链路层进行遥测数据文件的加密操作，使用 面向位的链路控制协议。

遥测帧主要由标志段、数据段和帧校验段组成。标志段主要用于遥测帧 的搜索捕获及帧的分离存储，数据段主要包括飞机的状态信息和图像数据信 息，帧校验段采取RS码的校验方式。

(1)无人机遥测数据文件加密实现如下：

在无人机数据链路通信中使用的自同步加密算法中充分利用了遥测数据 帧结构的特点，以帧长为单位更新初始密钥，以字长为分块单位进行序列加 密，遥测数据经过信道编码后字长均为m比特，帧长为N，约束长度取n。

参考图11，在每帧数据开始时，先由初始密钥发生器产生初始密钥K1， K2，K3，……，Kn，并与保密字T0生成初始密文C0；同时该初始密钥控制 密码发生器产生密码数据Z1；Z1与第一个明文字M1进行模二加运算生成密 文C1；C1与保密字T1进行模二加运算生成R1，R1与K2，K3，……，Kn 构成新的n个密钥去控制密码发生器产生新的密码数据Z2；Z2与第二个明文 字M2进行模二加运算产生密文C2；C2与T2进行模二加运算生成R2，R2 与K3，K4，……，Kn构成新的n个密钥去控制密码发生器产生新的密码数 据块Z3，如此类推，最终产生密码数据Zn，Zn与Mn进行模二加运算产生 密文Cn，从而完成对一帧数据的加密。

初始密钥发生器是由噪声源产生乱数，每次加密都需要更新。密码发生 器主要由若干个数据存储器构成，加密算法存储与密码芯片外部的FLASH 中，进行加密操作时由DSP控制密码芯片调用该加密算法。Ki、Ci、Ti经过 具体算法运算由密码发生器产生密码数据Zi，Zi与Mi进行模二加运算产生 密文Ci。为了防止初始密钥被截获，本文用保密字T0对其加密，中间的密文 反馈也没有直接利用密文，而是先用保密字Ti进行加密之后再移位反馈。保 密字Ti是存在密码芯片SRAM中。

(2)地面检测装置遥测数据文件解密实现如下：

参考图12，遥测数据的解密与加密原理基本相同，过程相反，首先对收 到的密码字C0进行解密，从而恢复初始密Ki，K2，K3，……，Kn，由该密 钥控制密码发生器产生密码数据Z1，Z1与密文C1进行模二加运算生成明文 M1，如果在信道传输的过程中密文C1出错，而Z1是正确的，错误则同样反 应在Mi中，对Mi进行纠错译码产生M1’，M1’与Z1进行模二加运算生 成C1’，由选择器判断M1中的出错数是否大于纠错能力，若出错数大于纠 错能力，令C1”＝C1’，这样可以消除C1”出错带来的影响：否则令C1” ＝C1，从而消除Z1出错带来的影响。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在 涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装 置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括 为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下， 由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物 品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述 实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通 过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的 技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体 现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光 盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务 器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是 利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间 接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种无人机数据传输方法，应用于无人机数据传输系统，所述无人机数据传输系统包括无人机和地面监控装置，其特征在于，所述无人机数据传输方法包括：

无人机采集数据，并对数据进行算法加密，以获取密文数据，其中，无人机所采用的加密算法为对称加密算法；

无人机将密文数据传输到地面监控装置；

地面监控装置获取无人机传输的密文数据；

地面监控装置对获取到的密文数据进行算法解密，以获取对应的明文数据，其中地面监控装置所采用的解密算法为无人机采用的对称加密算法对应的解密算法。

2.如权利要求1所述的无人机数据传输方法，其特征在于，所述无人机将密文数据传输到地面监控装置的步骤之前还包括：

无人机向地面监控装置发送身份验证指令；

地面监控装置获取无人机发送的身份验证指令；

地面监控装置根据身份验证指令，并向无人机返回身份验证数据；

无人机获取地面监控装置返回的身份验证数据；

当无人机通过身份验证数据的认证时，执行将密文数据传输到地面监控装置的步骤。

3.如权利要求1所述的无人机数据传输方法，其特征在于，所述无人机将密文数据传输到地面监控装置的步骤之前还包括：

无人机向地面监控装置发送时间验证指令；

地面监控装置获取无人机发送的时间验证指令；

地面监控装置根据时间验证指令，并向无人机返回当前地面监控装置所在时区的第一标准时间；

无人机获取地面监控装置返回的第一标准时间；

当无人机检测到第一标准时间和无人机所在时区的第二标准时间处于预设误差范围内时，执行将密文数据传输到地面监控装置的步骤。

4.如权利要求1所述的无人机数据传输方法，其特征在于，所述地面监控装置包括多台，且具有各自的安全级别，所述无人机将密文数据传输到地面监控装置的步骤之前还包括：

无人机基于预设的区分标准，确定密文数据的保密级别；

无人机向所有地面监控装置中距离无人机最近的目标地面监控装置发送安全级别查询指令；

目标地面监控装置获取无人机发送的安全级别查询指令，并向无人机返回目标地面监控装置的安全级别；

当无人机检测到目标地面监控装置的安全级别大于或等于密文数据的保密级别时，执行将密文数据传输到地面监控装置的步骤。

5.一种无人机数据传输方法，其特征在于，应用于无人机数据传输系统，所述无人机数据传输系统包括无人机、地面监控装置和第三方接收装置，所述无人机数据传输系统包括：

无人机采集数据，并对数据进行算法加密，以获取密文数据，其中，无人机所采用的加密算法为对称加密算法；

当无人机检测到第三方接收装置时，向第三方接收装置发送授权验证指令；

第三方接收装置获取无人机发送的授权验证指令，并向无人机返回第三方接收装置的授权验证数据；

当无人机检测到授权验证数据属于无人机和地面监控装置的合法授权数据时，将密文数据传输到第三方接收装置。

6.一种无人机数据传输系统，包括无人机和地面监控装置，其特征在于，所述无人机数据传输系统包括：

第一加密模块，用于无人机采集数据，并对数据进行算法加密，以获取密文数据，其中，无人机所采用的加密算法为对称加密算法；

第一传输模块，用于无人机将密文数据传输到地面监控装置；

第一获取模块，用于地面监控装置获取无人机传输的密文数据；

解密模块，用于地面监控装置对获取到的密文数据进行算法解密，以获取对应的明文数据，其中地面监控装置所采用的解密算法为无人机采用的对称加密算法对应的解密算法。

7.如权利要求6所述的无人机数据传输系统，其特征在于，所述无人机数据传输系统还包括：

第一发送模块，用于无人机向地面监控装置发送身份验证指令；

第二获取模块，用于地面监控装置获取无人机发送的身份验证指令；

第一验证模块，用于地面监控装置根据身份验证指令，并向无人机返回身份验证数据；

第三获取模块，用于无人机获取地面监控装置返回的身份验证数据；

所述第一传输模块还用于当无人机通过身份验证数据的认证时，执行第一传输模块的功能。

8.如权利要求6所述的无人机数据传输系统，其特征在于，所述无人机数据传输系统还包括：

第二发送模块，用于无人机向地面监控装置发送时间验证指令；

第四获取模块，用于地面监控装置获取无人机发送的时间验证指令；

第二验证模块，用于地面监控装置根据时间验证指令，并向无人机返回当前地面监控装置所在时区的第一标准时间；

第五获取模块，用于无人机获取地面监控装置返回的第一标准时间；

所述第一传输模块还用于当无人机检测到第一标准时间和无人机所在时区的第二标准时间处于预设误差范围内时，执行第一传输模块的功能。

9.如权利要求6所述的无人机数据传输系统，其特征在于，所述地面监控装置包括多台，且具有各自的安全级别，所述无人机数据传输系统还包括：

区分模块，用于无人机基于预设的区分标准，确定密文数据的保密级别；

第三发送模块，用于无人机向所有地面监控装置中距离无人机最近的目标地面监控装置发送安全级别查询指令；

第六获取模块，用于目标地面监控装置获取无人机发送的安全级别查询指令，并向无人机返回目标地面监控装置的安全级别；

所述第一传输模块还用于当无人机检测到目标地面监控装置的安全级别大于或等于密文数据的保密级别时，执行第一传输模块的功能。

10.一种无人机数据传输系统，其特征在于，所述无人机数据传输系统中包括无人机、地面监控装置和第三方接收装置，所述无人机数据传输系统包括：

第二加密模块，用于无人机采集数据，并对数据进行算法加密，以获取密文数据，其中，无人机所采用的加密算法为对称加密算法；

第四发送模块，用于当无人机检测到第三方接收装置时，向第三方接收装置发送授权验证指令；

第三验证模块，用于第三方接收装置获取无人机发送的授权验证指令，并向无人机返回第三方接收装置的授权验证数据；

第二传输模块，用于当无人机检测到授权验证数据属于无人机和地面监控装置的合法授权数据时，将密文数据传输到第三方接收装置。