CN210745568U - 一种gnss形变监测数据加密传输装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种GNSS形变监测数据加密传输装置，包括FPGA芯片，基于4G网络的无线传输芯片，数据存储FLASH芯片，FPGA芯片通过串口与GNSS形变监测装置相连接，数据存储FLASH芯片通过SPI总线与FPGA芯片相连接，无线传输芯片通过串口与FPGA芯片相连接，FPGA芯片内部的加密控制模块从FLASH芯片内提取加密程序进行数据加密。本实用新型通过以FPGA芯片核心，并结合无线网络实现了GNSS形变监测数据的加密与发送，使GNSS形变监测数据更加安全，且FLASH芯片中程序开放度较高，方便使用者对数据加密的自定义，进而提高了数据的安全性。该装置具有传输速率高、安全性高、加密效率高、使用方便等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及涉及信息安全与地质灾害领域，尤其是一种GNSS形变监测数据加密传输装置。
背景技术
建筑形变监测是基础设施建设中重要的一个环节，通过形变监测，一方面可以监视建筑物的形变情况，以便一旦发现异常形变可以及时进行分析、研究、采取措施、加以处理，防止事故的发生，确保施工和建筑物的安全。另一方面，通过对建筑物的形变进行分析研究，还可以检验设计和施工是否合理、反馈施工的质量，并为今后的修改和制订设计方法、规范以及施工方案等提供依据，从而减少工程灾害、提高抗灾能力。
随着信息化进程的不断加快，各行业对信息安全都尤为重视，特别是基础设施建设行业，基础设施建设行业关乎国家安全，如何做好数据保密工作便显得异常重要。传统GNSS形变监测数据一般直接传输至云平台或者仅经过简单软件加密然后传输至云平台。GNSS形变监测数据量大且软件加密占用大量计算机资源，效率低下，安全性不高，数据很容易泄露，一旦数据泄露，对企业以及国家都会造成重大损失。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决现有技术存在的缺陷，提供一种GNSS形变监测数据加密传输装置。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种GNSS形变监测数据加密传输装置，包括FPGA芯片，基于4G网络的无线传输芯片，数据存储FLASH芯片，该设备以FGPA芯片为核心，通过VHDL语言对芯片进行设计，令FPGA芯片实现数据检测模块、数据处理模块、加密控制模块的功能；
FPGA芯片通过串口与GNSS形变监测装置相连接，数据存储FLASH芯片通过SPI总线与FPGA芯片相连接，无线传输芯片通过串口与FPGA芯片相连接，FPGA芯片内部的加密控制模块从FLASH芯片内提取加密程序进行数据加密。
进一步，所述FPGA芯片型号为Cyclone V5CSEBA6U2317N，通过VHDL语言对该芯片进行设计，令Cyclone V5CSEBA6U2317N型号的FPGA芯片实现数据检测模块、数据处理模块、加密控制模块的功能，FPGA芯片的数据检测模块主要对GNSS形变监测数据进行检测，检测后的数据送入数据处理模块，对数据进行简单处理，使数据符合加密格式，加密控制模块主要负责数据加密的控制。
进一步，所述FPGA芯片通过串口与GNSS形变监测装置相连接，CycloneV5CSEBA6U2317N型号的FPGA芯片的RXD接口、TXD接口分别与GNSS形变监测装置的TXD接口、RXD接口相连接。
进一步，所述无线传输芯片的型号为ME909s-821a，无线传输芯片的RXD接口、TXD接口分别与所述FPGA芯片的TXD接口、RXD接口相连接。
进一步，所述数据存储FLASH芯片的型号为THGBM5G6A2JBAIR，数据存储FLASH芯片通过SPI总线与所述FPGA芯片相连接，SPI总线分别包括MOSI接口、MISO接口、SCLK接口和CS接口，FPGA芯片的MISO接口、MOSI接口、SCLK接口、CS接口分别与FLASH芯片的MOSI接口、MISO接口、SCLK接口、CS接口相连接。
进一步，所述数据存储FLASH芯片内置相应加密程序，当数据需要加密时，FPGA芯片内部加密控制模块通过SPI总线从数据存储FLASH芯片内提取程序对数据进行加密。
本实用新型的有益效果为：GNSS形变监测数据经由串口进行传输至FPGA芯片内，随后将采集到的GNSS形变监测数据通过数据进行检测与处理，处理完成后由FPGA芯片内部加密控制模块从FLASH芯片内提取加密程序并对数据进行加密，加密完成后，再通过无线网络将加密后的数据传输至云平台。本实用新型通过以FPGA芯片核心，并结合无线网络实现了GNSS形变监测数据的加密与发送，使GNSS形变监测数据更加安全，且FLASH芯片中程序开放度较高，方便使用者对数据加密的自定义，进而提高了数据的安全性。该装置具有传输速率高、安全性高、加密效率高、使用方便等优点。
附图说明
图1为本实用新型提供的GNSS形变监测数据加密传输装置的硬件构架图；
图2为本实用新型提供的GNSS形变监测数据加密传输装置的连接示意图；
图3为本实用新型提供的GNSS形变监测数据加密传输装置的系统流程图。
具体实施方式
如图1至图3所示，一种GNSS形变监测数据加密传输装置，包括FPGA芯片1（现场可编程门阵列），基于4G网络的无线传输芯片2，数据存储FLASH芯片3，该设备以FGPA芯片1为核心，通过VHDL语言对芯片进行设计，令FPGA芯片1实现数据检测模块11、数据处理模块12、加密控制模块13的功能；
FPGA芯片1通过串口与GNSS形变监测装置4相连接，数据存储FLASH芯片3通过SPI总线与FPGA芯片1相连接，无线传输芯片2通过串口与FPGA芯片1相连接，FPGA芯片1内部的加密控制模块13从FLASH芯片1内提取加密程序进行数据加密。
进一步，FPGA芯片1型号为Cyclone V5CSEBA6U2317N，通过VHDL语言对该芯片进行设计，令Cyclone V5CSEBA6U2317N型号的FPGA芯片1实现数据检测模块11、数据处理模块12、加密控制模块13的功能，FPGA芯片1的数据检测模块主要对GNSS形变监测数据进行检测，检测后的数据送入数据处理模块12，对数据进行简单处理，使数据符合加密格式，加密控制模块13主要负责数据加密的控制。
FPGA芯片1通过串口与GNSS形变监测装置4相连接，Cyclone V5CSEBA6U2317N型号的FPGA芯片1的RXD接口、TXD接口分别与GNSS形变监测装置4的TXD接口、RXD接口相连接。
进一步，无线传输芯片2的型号为ME909s-821a，无线传输芯片2的RXD接口、TXD接口分别与FPGA芯片1的TXD接口、RXD接口相连接。
进一步，数据存储FLASH芯片3的型号为THGBM5G6A2JBAIR，数据存储FLASH芯片3通过SPI总线与FPGA芯片1相连接，SPI总线分别包括MOSI接口、MISO接口、SCLK接口和CS接口，FPGA芯片1的MISO接口、MOSI接口、SCLK接口、CS接口分别与FLASH芯片的MOSI接口、MISO接口、SCLK接口、CS接口相连接。
进一步，数据存储FLASH芯片3内置相应加密程序，当数据需要加密时，FPGA芯片1内部加密控制模块通过SPI总线从数据存储FLASH芯片1内提取程序对数据进行加密。
使用时，GNSS形变监测数据经由串口进行传输至FPGA芯片1内，随后将采集到的GNSS形变监测数据通过数据进行检测与处理，处理完成后由FPGA芯片1内部加密控制模块13从FLASH芯片1内提取加密程序并对数据进行加密，加密完成后，再通过无线网络将加密后的数据传输至云平台。本实用新型通过以FPGA芯片核心，并结合无线网络实现了GNSS形变监测数据的加密与发送，使GNSS形变监测数据更加安全，且FLASH芯片中程序开放度较高，方便使用者对数据加密的自定义，进而提高了数据的安全性。该装置具有传输速率高、安全性高、加密效率高、使用方便等优点。
相对于软件加密，硬件加密采用硬件设备直接对数据进行加密，无需占用大量资源，且效率高，因为FPGA采用了逻辑单元阵列这样一个概念，内部包括可配置逻辑模块、输入输出模块和内部连线三个部分。在FPGA器件内部，所有的硬件逻辑都可以同时工作运行，因此，很多需要多条软件程序指令实现的功能，用硬件逻辑在短时间内可以完成。尤其对于一些大吞吐量、重复执行的数据传输、处理操作，运用FPGA器件来实现具有很大优势。所以本实用新型基于FPGA芯片对GNSS形变监测数据进行加密，因此效率更高，安全性更好。
需要说明的是，以上所述只是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本实用新型的技术效果，都应属于本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种GNSS形变监测数据加密传输装置，其特征在于，包括实现数据检测模块、数据处理模块、加密控制模块功能的FPGA芯片，基于4G网络的无线传输芯片，数据存储FLASH芯片，该装置以FGPA芯片为核心，通过VHDL语言对芯片进行设计；
FPGA芯片通过串口与GNSS形变监测装置相连接，数据存储FLASH芯片通过SPI总线与FPGA芯片相连接，无线传输芯片通过串口与FPGA芯片相连接，FPGA芯片内部的加密控制模块从FLASH芯片内提取加密程序进行数据加密。
2.根据权利要求1所述的一种GNSS形变监测数据加密传输装置，其特征在于，所述FPGA芯片型号为Cyclone V5CSEBA6U2317N。
3.根据权利要求2所述的一种GNSS形变监测数据加密传输装置，其特征在于，所述FPGA芯片通过串口与GNSS形变监测装置相连接，Cyclone V5CSEBA6U2317N型号的FPGA芯片的RXD接口、TXD接口分别与GNSS形变监测装置的TXD接口、RXD接口相连接。
4.根据权利要求3所述的一种GNSS形变监测数据加密传输装置，其特征在于，所述无线传输芯片的型号为ME909s-821a，无线传输芯片的RXD接口、TXD接口分别与所述FPGA芯片的TXD接口、RXD接口相连接。
5.根据权利要求3所述的一种GNSS形变监测数据加密传输装置，其特征在于，所述数据存储FLASH芯片的型号为THGBM5G6A2JBAIR，数据存储FLASH芯片通过SPI总线与所述FPGA芯片相连接，SPI总线分别包括MOSI接口、MISO接口、SCLK接口和CS接口，FPGA芯片的MISO接口、MOSI接口、SCLK接口、CS接口分别与FLASH芯片的MOSI接口、MISO接口、SCLK接口、CS接口相连接。
6.根据权利要求5所述的一种GNSS形变监测数据加密传输装置，其特征在于，所述数据存储FLASH芯片内置相应加密程序，当数据需要加密时，FPGA芯片内部加密控制模块通过SPI总线从数据存储FLASH芯片内提取程序对数据进行加密。
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