一种无人机与地面站通信数据链加密的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种无人机与地面站通信数据链加密的方 法。
【背景技术】
[0002] 数据链传输系统是无人机的重要技术组成，负责完成对无人机遥控、遥测、跟踪定 位和传感器传输，上行数据链实现对无人机遥控、下行数据链执行遥测、数据传输功能。
[0003] 现有技术提供了多种无人机与地面站的数据传输方法。如在申请号为 "CN201510005426"，题为"一种无人机远程监控与管制方法"的专利申请中，公开了无人机 本体与安装在无人机上的自动驾驶仪，自动驾驶仪通过无线传输链路与遥控器连接；遥控 器用于控制无人机，包括遥控器本体和安装在遥控器本体上的无线传输模块；遥控器通过 有线或无线方式和地面站连接；无线传输模块与航空管制部门和服务站通过无线传输的方 式连接；当遥控器加电后，无人机进行加电初始化，同时控制自动驾驶仪通过预先设置好 的程序进行搜星定位，并将筛选的数据如飞行高度、无人机序列号、位置等信息发回给遥控 器，遥控器会将这些信息和遥控器的加电初始化信息打包发回给航空管制部门和服务站。
[0004] 又如，在申请号为"CN201420759181"，题为"无人飞行器的综合信息采集系统"的 专利申请中，公开了一种无人飞行器的综合信息采集系统，包括一装载有相机的云台、一传 感器单元、一采集通信板、一飞行器地面站、一通信转发板、一视频编码器、一3G/4G路由 器、一显示屏，云台、采集通信板、传感器单元安装在无人飞行器上；传感器单元与采集通信 板数据连接用于将传感得到的数据传输至该采集通信板，采集通信板与通信转发板之间通 过第一无线电台建立数据交互；云台上的相机通过第二电台与飞行器地面站建立数据交 互；显示屏与飞行器地面站连接；视频编码器与飞行器地面站连接；视频编码器以及通信 转发板进一步与3G/4G路由器连接，该3G/4G路由器被配置用于通过移动网络将接收到的 数据发送出去。
[0005]在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
[0006]随着无人机在民用领域的不断推广，无人机与地面站之间传输数据链安全加密问 题也成为了民用无人机应用领域的新课题。目前无人机已被广泛应用在航拍，巡检，监控等 众多领域，其中很多应用场景都涉及内容版权和信息安全问题，但是目前大部分使用的民 用数据链都未进行加密处理，导致内容信息实际上就是简单的广播信号，任何人都可以在 正确的载波频率下获取到这些信号。
【发明内容】
[0007] 为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种无人机与地面站通信数据链 加密的方法。所述技术方案如下：
[0008] 第一方面，本发明实施例提供一种无人机与地面站通信数据链加密的方法，包 括：
[0009] 地面站向无人机发起数据链密钥协商请求；
[0010] 所述无人机进行数据链密钥协商响应；
[0011] 所述地面站收到所述无人机的数据链密钥协商响应后，确认密钥有效，向无人机 发送数据链密钥协商确认消息；
[0012] 所述地面站的上行数据链路传输的飞行控制数据使用所述密钥加密和解密；
[0013] 所述无人机的下行数据链路传输的各类采集数据使用所述密钥加密和解密。
[0014] 在以上所述方法的一种可能实现的方式中，所述地面站向无人机发起数据链密钥 协商请求之前还包括：
[0015] 所述地面站产生随机数据，利用所述无人机公钥加密。
[0016] 在以上所述方法的一种可能实现的方式中，所述地面站向无人机发起数据链密钥 协商请求中包含请求方所有的可选加密算法信息。
[0017] 在以上所述方法的一种可能实现的方式中，所述无人机进行数据链密钥协商响应 包括：
[0018] 所述无人机接收所述数据链密钥协商请求，根据本地支持的加密算法，利用本地 的私钥解密协商数据，得到地面站产生的随机数据。
[0019] 在以上所述方法的一种可能实现的方式中，所述无人机进行数据链密钥协商响应 还包括：
[0020] 所述无人机产生随机数据，利用地面站的公钥加密，之后发送给所述地面站。
[0021] 在以上所述方法的一种可能实现的方式中，所述地面站收到所述无人机的数据链 密钥协商响应后，确认密钥有效，向无人机发送数据链密钥协商确认消息，包括：
[0022] 地面站收到无人机的数据链密钥协商响应后，确定无人机选择的加密算法，并利 用私钥解密协商数据，得到无人机产生的随机数据；
[0023] 无人机和地面站将这两个随机数模2运算的结果作为数据传输加密、解密密钥， 并依据协商的算法采用所述密钥对通信的数据加密，解密；
[0024] 所述地面站确认密钥和算法有效后，向所述无人机发送数据链密钥协商确认消 息。
[0025] 在以上所述方法的一种可能实现的方式中，所述方法还包括：
[0026] 在通信一段时间或者交换一定数量的数据之后，所述无人机和所述地面站之间重 新协商数据链加密密钥。
[0027] 第二方面，本发明实施例提供一种无人机通信数据链加密的方法，所述方法包 括：
[0028] 无人机接收数据链密钥协商请求；
[0029] 发送数据链密钥协商响应；
[0030] 接收数据链密钥协商确认消息；
[0031] 所述无人机的下行数据链路传输的各类采集数据使用所述密钥加密和解密。
[0032] 在以上所述方法的一种可能实现的方式中，所述发送数据链密钥协商响应包括：
[0033] 所述无人机接收所述数据链密钥协商请求，根据本地支持的加密算法，利用本地 的私钥解密协商数据，得到所述数据链密钥协商请求中包含的随机数据。
[0034] 第三方面，本发明实施例提供一种地面站通信数据链加密的方法，所述方法包 括：
[0035] 地面站发送数据链密钥协商请求；
[0036] 接收数据链密钥协商响应；
[0037] 所述地面站收到所述数据链密钥协商响应后，确认密钥有效，发送数据链密钥协 商确认消息；
[0038] 所述地面站的上行数据链路传输的飞行控制数据使用所述密钥加密和解密。
[0039] 在以上所述方法的一种可能实现的方式中，所述地面站发起数据链密钥协商请求 中包含请求方所有的可选加密算法信息。
[0040] 第四方面，本发明实施例提供一种无人机通信数据链加密的系统，所述系统包 括：
[0041] 无人机第一接收装置，接收数据链密钥协商请求；
[0042] 无人机发送装置，发送数据链密钥协商响应；
[0043] 无人机第二接收装置，接收数据链密钥协商确认消息；
[0044] 无人机密钥处理装置，用于对所述无人机的下行数据链路传输的各类采集数据使 用所述密钥加密和解密。
[0045] 第五方面，本发明实施例提供一种地面站通信数据链加密的系统，所述系统包 括：
[0046] 地面站第一发送装置，发送数据链密钥协商请求；
[0047] 地面站接收装置，接收数据链密钥协商响应；
[0048] 地面站第二发送装置，所述地面站收到所述数据链密钥协商响应后，确认密钥有 效，发送数据链密钥协商确认消息；
[0049] 地面站密钥处理装置，用于对所述地面站的上行数据链路传输的飞行控制数据使 用所述密钥加密和解密。
[0050] 本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
[0051] 本发明实施例中，无人机与地面站之间的数据传输采用加密传输方法，使得上行 数据链飞行控制数据在空中接口以密文形式传输，能够有效避免同频率未授权地面站对无 人机的恶意控制；同时下行数据链上的图片、视频等数据以密文形式传输，能够有效避免同 频接收系统对采集数据的盗用和窃取。
【附图说明】
[0052] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 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。
[0053] 图1为本发明实施例一提供的一种无人机与地面站通信数据链加密的方法流程 图；
[0054] 图2为本发明实施例二提供的一种无人机与地面站通信数据链加密的方法流程 图；
[0055]图3为本发明实施例三提供的一种无人机数据链加密传输系统结构图；
[0056]图4为本发明实施例四提供的一种以无人机数据链加密传输系统为应用场景的 数据链加密传输过程流程图；
[0057]图5为本发明实施例五提供的一种地面站数据链加密传输系统结构图；
[0058] 图6为本发明实施例六提供的一种以地面站数据链加密传输系统为应用场景的 数据链加密传输过程流程图；
[0059] 图7为本发明