CN207675946U - 应用于北斗短报文的加密传输装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种应用于北斗短报文的加密传输装置。包括核心控制器及与该核心控制器连接的国密级安全加密芯片、用于与北斗二代RDSS由于卫星系统通信的北斗一代有源通信功能模块、用于与北斗二代RNSS无源定位系统通信的北斗二代无源定位功能模块。本实用新型电路结构简单，易于实现，能够解决现有卫星导航通信模块安全性低，通信内容易被监听的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及卫星导航终端技术领域，具体为一种应用于北斗短报文的加密传输装置。
背景技术
卫星导航系统发展迅速，在国家安全、经济建设和日常生活中发挥着重要作用，广泛应用于军事、交通、测绘、安全监测等领域。卫星导航终端模块，作为卫星通信设备不可或缺的重要组成部分，其安全性及安全等级直接影响整体系统的安全性和可靠性，因此卫星导航加密传输装置具有重要的研究意义。目前在导航终端设备中应用较为广泛的非加密北斗装置，具有设计简单、成本低的特点，但是安全性差，所有信息内容在空中接口透明传输；而加密传输装置具有国密级安全加密等级，具有高安全性、高可靠性等特点，被认为是理想的卫星通信传输装置。目前，各行业卫星通信设备多数采用非加密北斗通信模块，安全性较低，通信内容易被监听。
发明内容
本实用新型的目的在于提一种应用于北斗短报文的加密传输装置，该装置电路结构简单，易于实现，能够解决现有卫星导航通信模块安全性低，通信内容易被监听的问题。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种应用于北斗短报文的加密传输装置，包括核心控制器及与该核心控制器连接的国密级安全加密芯片、用于与北斗二代RDSS由于卫星系统通信的北斗一代有源通信功能模块、用于与北斗二代RNSS无源定位系统通信的北斗二代无源定位功能模块。
在本实用新型一实施例中，所述核心控制器通过通用异步收发传输器连接北斗一代有源通信功能模块、北斗二代无源定位功能模块。
在本实用新型一实施例中，所述核心控制器通过主从模式的串行外部接口与国密级安全加密芯片连接。
在本实用新型一实施例中，所述核心控制器作为主机、国密级安全加密芯片作为从机。
在本实用新型一实施例中，所述北斗一代有源通信功能模块包括北斗一代接收机接收通道和北斗一代发射通道；其中，北斗一代接收机通道包括北斗一代RDSS系统S频点的低噪声放大器、北斗一代RDSS系统超窄带抗4G干扰滤波器、北斗一代下变频变频器和北斗一代卫星信号解调器；北斗一代发射通道包括北斗一代RDSS系统L频点的功率放大器和北斗一代RDSS系统L频点的带通滤波器。
在本实用新型一实施例中，所述北斗二代无源定位功能模块包括北斗二代接收机低噪声放大器和北斗二代接收机射频基带处理器；其中，北斗二代接收机低噪声放大器包括有源低噪声放大器和抗干扰滤波器，放大器3dB带宽大于北斗二代B1频点和GPS的L1频点，并包含其扩频后的所有带宽的范围。
在本实用新型一实施例中，所述国密级安全加密芯片内置包括SM1、SM2、SM3的国密算法，以实现包括数据的加密、解密、签名、验签、身份认证、访问权限控制、通信线路保护的功能。
在本实用新型一实施例中，该装置具有存储器数据加密和总线加扰机制，秘钥采用具有存储器数据加密和总线加扰机制的非易失性存储器存储。
在本实用新型一实施例中，还包括一用于放置集成有核心控制器、北斗一代有源通信功能模块、北斗二代无源定位功能模块、国密级安全加密芯片的PCB电路板的外壳，该外壳结构采用银白色铝金属经导电氧化工艺制成，并采用拉丝工艺加工。
相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型电路结构简单，易于实现，能够解决现有卫星导航通信模块安全性低，通信内容易被监听的问题。
附图说明
图1是本实用新型的核心控制MCU与加密芯片TESAM连接电路图。
图2是本实用新型的国密级安全加密芯片内部结构示意图。
图3是本实用新型北斗一代有源通信功能模块示意图。
图4是本实用新型北斗二代无源定位功能模块示意图。
图5是本实用新型装置采用的安全加密算法流程图。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型的技术方案进行具体说明。
本实用新型的一种应用于北斗短报文的加密传输装置，包括核心控制器及与该核心控制器连接的国密级安全加密芯片、用于与北斗二代RDSS由于卫星系统通信的北斗一代有源通信功能模块、用于与北斗二代RNSS无源定位系统通信的北斗二代无源定位功能模块。所述核心控制器通过通用异步收发传输器连接北斗一代有源通信功能模块、北斗二代无源定位功能模块。所述核心控制器通过主从模式的串行外部接口与国密级安全加密芯片连接。所述核心控制器作为主机、国密级安全加密芯片作为从机。
所述北斗一代有源通信功能模块包括北斗一代接收机接收通道和北斗一代发射通道；其中，北斗一代接收机通道包括北斗一代RDSS系统S频点的低噪声放大器、北斗一代RDSS系统超窄带抗4G干扰滤波器、北斗一代下变频变频器和北斗一代卫星信号解调器；北斗一代发射通道包括北斗一代RDSS系统L频点的功率放大器和北斗一代RDSS系统L频点的带通滤波器。
所述北斗二代无源定位功能模块包括北斗二代接收机低噪声放大器和北斗二代接收机射频基带处理器；其中，北斗二代接收机低噪声放大器包括有源低噪声放大器和抗干扰滤波器，放大器3dB带宽大于北斗二代B1频点和GPS的L1频点，并包含其扩频后的所有带宽的范围。
所述国密级安全加密芯片内置包括SM1、SM2、SM3的国密算法，以实现包括数据的加密、解密、签名、验签、身份认证、访问权限控制、通信线路保护的功能。
本实用新型装置具有存储器数据加密和总线加扰机制，秘钥采用具有存储器数据加密和总线加扰机制的非易失性存储器存储。
还包括一用于放置集成有核心控制器、北斗一代有源通信功能模块、北斗二代无源定位功能模块、国密级安全加密芯片的PCB电路板的外壳，该外壳结构采用银白色铝金属经导电氧化工艺制成，并采用拉丝工艺加工。
以下为本实用新型的具体实现实例。
如图1所示，本实用新型的应用于北斗短报文的加密传输装置，其核心控制器即核心控制MUC采用通用STM32处理器实现，通过SPI串行通信总线与国密级安全加密芯片连接，并根绝北斗协议，通过SPI主从模式，向国密级安全加密芯片发送需要加密的报文信息内容并读取加密后的密文信息。
如图2所示，国密级安全加密芯片内置SM1、SM2、SM3三种国密级加密算法，通过硬件实现对称秘钥加密；国密级安全加密芯片内置随机数发生器，实现对总线与存储区数据的加扰，保证秘钥存储的安全性；国密级安全加密芯片程序存储区、数据存储区和RAM等存储器，实现对秘钥的安全存储。
如图3所示，北斗一代有源通信模块内置北斗一代接收LNA（低噪声放大器），实现对2.49175GHz的射频信号进行接收放大；北斗一代有源通信模块内置Transceriver（混频器），实现对2.49175GHz信号进行下变频到12.24MHz，同时实现对基带产生的伪随机序列进行IO调制，调制到1.61568GHz的射频信号；北斗一代有源通信模块内置PA（功率放大器），实现对上行数据信号放大。
如图4所示，北斗二代无源定位模块内置北斗二代接收LNA（低噪声放大器），实现对北斗二代信号的接收和放大；北斗二代无源定位模块内置北斗二代RNSS模块，实现北斗二代定位功能。
如图5所示，北斗加密芯片接收到核心控制器的发送的报文信息后，对报文进行解析，并判断有效数据段长度，根据有效数据断长度进行分类，根据不同长度的内容采用不同的置换码表和迭代方程进行加密处理。
如图5所示，结合北斗卫星短报文通信的特点，对于超出78字节的报文数据进行特殊处理，截取前78字节作为本次通信的数据内容。并根据算法特点将数据内容补齐到128字节就行加密处理。
如图5所示，加密算法根据不同的报文长度进行不同次数的迭代加密，算法首先将报文长度补充长度致16字节的整数倍，然后将字节数通过8421码转换成2进制数，每一字节对应8比特二进制数。然后按64比特分组，分别进行64比特DES算法加密。
如图5所示，加密过程中，根据北斗协议的特点，接收机可以在接收数据包的北斗协议头中读取报文长度信息。本实用新型区别于传统的DES算法，将数据的置换放到整个迭代算法之前，按字节置换，且根据不同的报文长度用不同的置换码表进行置换，可以提高效率及提高加密过程的处理速度。
上述的实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干变形、改进和替换，这些变形、改进和替换应视为本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求书为准。
Claims (9)
1.一种应用于北斗短报文的加密传输装置，其特征在于：包括核心控制器及与该核心控制器连接的国密级安全加密芯片、用于与北斗二代RDSS由于卫星系统通信的北斗一代有源通信功能模块、用于与北斗二代RNSS无源定位系统通信的北斗二代无源定位功能模块。
2.根据权利要求1所述的应用于北斗短报文的加密传输装置，其特征在于：所述核心控制器通过通用异步收发传输器连接北斗一代有源通信功能模块、北斗二代无源定位功能模块。
3.根据权利要求1所述的应用于北斗短报文的加密传输装置，其特征在于：所述核心控制器通过主从模式的串行外部接口与国密级安全加密芯片连接。
4.根据权利要求3所述的应用于北斗短报文的加密传输装置，其特征在于：所述核心控制器作为主机、国密级安全加密芯片作为从机。
5.根据权利要求1所述的应用于北斗短报文的加密传输装置，其特征在于：所述北斗一代有源通信功能模块包括北斗一代接收机接收通道和北斗一代发射通道；其中，北斗一代接收机通道包括北斗一代RDSS系统S频点的低噪声放大器、北斗一代RDSS系统超窄带抗4G干扰滤波器、北斗一代下变频变频器和北斗一代卫星信号解调器；北斗一代发射通道包括北斗一代RDSS系统L频点的功率放大器和北斗一代RDSS系统L频点的带通滤波器。
6.根据权利要求1所述的应用于北斗短报文的加密传输装置，其特征在于：所述北斗二代无源定位功能模块包括北斗二代接收机低噪声放大器和北斗二代接收机射频基带处理器；其中，北斗二代接收机低噪声放大器包括有源低噪声放大器和抗干扰滤波器，放大器3dB带宽大于北斗二代B1频点和GPS的L1频点，并包含其扩频后的所有带宽的范围。
7.根据权利要求1所述的应用于北斗短报文的加密传输装置，其特征在于：所述国密级安全加密芯片内置包括SM1、SM2、SM3的国密算法，以实现包括数据的加密、解密、签名、验签、身份认证、访问权限控制、通信线路保护的功能。
8.根据权利要求1所述的应用于北斗短报文的加密传输装置，其特征在于：该装置具有存储器数据加密和总线加扰机制，秘钥采用具有存储器数据加密和总线加扰机制的非易失性存储器存储。
9.根据权利要求1所述的应用于北斗短报文的加密传输装置，其特征在于：还包括一用于放置集成有核心控制器、北斗一代有源通信功能模块、北斗二代无源定位功能模块、国密级安全加密芯片的PCB电路板的外壳，该外壳结构采用银白色铝金属经导电氧化工艺制成，并采用拉丝工艺加工。
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| CN111669219A (zh) * | 2020-07-06 | 2020-09-15 | 成都卫士通信息产业股份有限公司 | 北斗短报文数据传输方法、装置、电子设备及计算机介质 |
| CN113050132A (zh) * | 2021-03-15 | 2021-06-29 | 江西北斗云智慧科技有限公司 | 一种内置北斗短报文和北斗定位功能的移动终端系统 |
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