CN108966174A - 一种无人机与地面站的通讯加密方法 - Google Patents

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施永鑫
侯小野
杨陆见
张凤阁
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    • H04W12/00—Security arrangements; Authentication; Protecting privacy or anonymity
    • H04W12/06—Authentication

Abstract

本发明涉及一种无人机与地面站的通讯加密方法，该方法包括：地面站向无人机发送控制命令；无人机对控制命令进行验证，验证通过后将无人机ID发送给地面站；地面站对无人机ID进行验证，验证通过后向无人机发送数据请求，并将地面站公钥暴露给无人机；无人机接收数据请求和地面站公钥后，生成会话密钥，并对会话密钥和回传数据用地面站公钥进行加密，加密后打包发送给地面站；地面站根据地面站私钥进行解密。本发明基于非对称加密方法对无人机与地面站之间的数据传输进行加密，保证无人机与地面站之间的上行数据和下行数据都能够以密文的形式进行传输，有效地避免了无人机被恶意控制以及数据被窃取和盗用，提高了无人机与地面站之间的通讯安全性。

Description

一种无人机与地面站的通讯加密方法
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，特别是涉及一种无人机与地面站的通讯加密方法。
背景技术
随着无人机技术的发展，无人机已经被广泛应用于航拍、安全巡检以及农业作业等领域，具有部署灵活、作业精准、高效环保以及可以节省大量的人力成本等优点。目前，无人机与地面站之间的通讯基本上是未通过加密的，一旦无人机被人恶意捕获和拆解后，非常容易被仿造控制信息，同时也容易造成数据的被窃取和盗用。
发明内容
基于此，有必要针对目前无人机与地面站之间的通信是未通过加密的，容易导致无人机被恶意控制以及数据被窃取和盗用的问题，提供一种无人机与地面站的通讯加密方法。
为解决上述问题，本发明采取如下的技术方案：
一种无人机与地面站的通讯加密方法，包括以下步骤：
地面站向无人机发送控制命令；
所述无人机对所述控制命令进行验证，验证通过后将无人机ID发送给所述地面站；
所述地面站接收所述无人机ID，对所述无人机ID进行验证，验证通过后向所述无人机发送数据请求，并将地面站公钥暴露给所述无人机；
所述无人机接收所述数据请求和所述地面站公钥后，生成会话密钥，并对所述会话密钥和回传数据用所述地面站公钥进行加密，将加密后的所述会话密钥和所述回传数据打包发送给所述地面站；
所述地面站根据所述地面站公钥对应的地面站私钥对加密后的所述会话密钥和所述回传数据进行解密。
上述一种无人机与地面站的通讯加密方法基于非对称加密方法对无人机与地面站之间的数据传输进行加密，保证无人机与地面站之间的上行数据和下行数据都能够以密文的形式进行传输，从而能够有效地避免无人机被恶意控制以及数据被窃取和盗用，提高了无人机与地面站之间的通讯安全性。
附图说明
图1为本发明一种无人机与地面站的通讯加密方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合附图及较佳实施例对本发明的技术方案进行详细描述。
在其中一个实施例中，本发明提出了一种无人机与地面站的通讯加密方法，如图1所示，该方法包括以下步骤：
S1地面站向无人机发送控制命令；
S2无人机对控制命令进行验证，验证通过后将无人机ID发送给地面站；
S3地面站接收无人机ID，对无人机ID进行验证，验证通过后向无人机发送数据请求，并将地面站公钥暴露给无人机；
S4无人机接收数据请求和地面站公钥后，生成会话密钥，并对会话密钥和回传数据用地面站公钥进行加密，将加密后的会话密钥和回传数据打包发送给地面站；
S5地面站根据地面站公钥对应的地面站私钥对加密后的会话密钥和回传数据进行解密。
具体地，在本实施例中，地面站首先通过非对称加密方法产生一个公钥(即地面站公钥)和与该公钥相对应的私钥(即地面站私钥)，地面站公钥用于对信息进行加密，可以对外发布，而地面站私钥则是用于解密信息的，用地面站公钥加密后的信息只能用地面站私钥才能解密。
无人机开机后，地面站向无人机发送控制命令。
无人机接收控制命令，并对控制命令进行验证，在无人机对控制命令进行验证时，只验证控制命令的发送者，即只验证地面站私钥的持有者，因为无人机同时可以作为数据流的中继节点，因此无人机之间可以实现控制命令和数据的转发，而在本实施例中接收到控制命令的无人机不验证转发者，从而可以不依赖于点对点通信；验证通过后，无人机将无人机ID发送给地面站，其中无人机ID是对外公开的，其作用是可以提高无人机的适用性和实时性，无人机ID可以映射成反向代理端口或者IP。
地面站接收到无人机发送的无人机ID后，对无人机ID进行验证，在本实施例中，验证无人机身份可以采用认证方式实现；对无人机ID的验证通过后，地面站向无人机发送数据请求，并将地面站公钥暴露给无人机。
无人机接收到地面站发送的数据请求并获取到地面站公钥后，会生成会话密钥，无人机对会话密钥和回传数据用获取到的地面站公钥进行加密后，将加密后的会话密钥和回传数据打包发送给地面站。在本实施例中，会话密钥可以由256位随机数字组成，其共有10的256次方种组合方式，破解难度较大，安全性相对较高；回传数据包括无人机正常的回传信息、无人机ID和在无人机正常的回传信息上的时间戳；无人机将加密后的会话密钥和回传数据通过底层协议打包发送给地面站，封包流程如下：回传数据→用地面站公钥加密后的会话密钥和回传数据→底层协议发送。
进一步地，无人机与地面站之间为无线网络通信，例如，无人机与地面站之间通过4G网络进行通信，以4G网络为载体，实现无人机与地面站的联网。
最后，地面站接收无人机发送的加密后的会话密钥和回传数据，并根据地面站私钥对加密后的会话密钥和回传数据进行解密，得到相应的图片、视频等数据。
本发明上述实施例提供的一种无人机与地面站的通讯加密方法基于非对称加密方法对无人机与地面站之间的数据传输进行加密，保证无人机与地面站之间的上行数据和下行数据都能够以密文的形式进行传输，从而能够有效地避免无人机被恶意控制以及数据被窃取和盗用，提高了无人机与地面站之间的通讯安全性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种无人机与地面站的通讯加密方法，其特征在于，包括以下步骤：
地面站向无人机发送控制命令；
所述无人机对所述控制命令进行验证，验证通过后将无人机ID发送给所述地面站；
所述地面站接收所述无人机ID，对所述无人机ID进行验证，验证通过后向所述无人机发送数据请求，并将地面站公钥暴露给所述无人机；
所述无人机接收所述数据请求和所述地面站公钥后，生成会话密钥，并对所述会话密钥和回传数据用所述地面站公钥进行加密，将加密后的所述会话密钥和所述回传数据打包发送给所述地面站；
所述地面站根据所述地面站公钥对应的地面站私钥对加密后的所述会话密钥和所述回传数据进行解密。
2.根据权利要求1所述的一种无人机与地面站的通讯加密方法，其特征在于，
所述回传数据包括无人机的回传信息、无人机ID和时间戳。
3.根据权利要求1或2所述的一种无人机与地面站的通讯加密方法，其特征在于，
所述无人机将加密后的所述会话密钥和所述回传数据通过底层协议打包发送给所述地面站。
4.根据权利要求1或2所述的一种无人机与地面站的通讯加密方法，其特征在于，
所述无人机与所述地面站之间为无线网络通信。
5.根据权利要求4所述的一种无人机与地面站的通讯加密方法，其特征在于，
所述无线网络为4G网络。
6.根据权利要求1或2所述的一种无人机与地面站的通讯加密方法，其特征在于，
所述会话密钥由256位随机数字组成。
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