一种火星车的认证充电系统及认证充电方法与流程

本发明属于火星车充电领域，具体来说涉及一种火星车的认证充电系统及认证充电方法。

背景技术：

随着航空航天技术蓬勃发展，很多国家陆陆续续发送了火星车对火星进行探测。火星车需要电池作为动力，而太阳能电池板效率低下。于是，体积更大的专门用于给火星车充电的充电车应运而生，充电车的电是源自太阳能，因为充电车平时很少移动，所以可以用太阳能迅速获得电量。

现有技术的做法是，火星车对接充电车，直接充电。但是随着火星车的增多，尤其是来自于不同国家的火星车，它们采用相同标准的充电接口，很容易去冒充另一个国家的火星车去充电，导致本国家的火星车缺少电力供应。

技术实现要素：

本发明的目的之一在于提供一种火星车的认证充电系统及认证充电方法，以解决背景技术中，充电车与不对应的火星车对接充电，从而导致充电车所对应的火星车缺少电力供应。

为实现上述目的，本发明提供技术方案如下：

一种火星车的认证充电系统，包括：

火星车；

与火星车对应的充电车；

充电线，用于连接充电车和火星车，对火星车充电；

两个电力猫模块，分别设置于充电车和火星车内，用于通过充电线实现充电车和火星车间的信息传输；

安全验证子系统，用于实现充电车对火星车的身份认证。

优选地，所述安全验证子系统包括：

消息生成模块，存储于充电车，用于生成消息并发送至火星车；

签名模块，存储于火星车，用于对消息进行签名后形成签名消息体；以及

签名验证模块，存储于充电车，用于通过签名消息体实现充电车对火星车的身份认证。

优选地，所述签名模块包括：

私钥，用于对消息进行签名得到签名后的消息；

与私钥对应的第一公钥，添加在签名后的消息之后形成签名消息体。

优选地，所述签名消息体包括三个字段，第一字段为消息，第二字段为签名，第三字段为第一公钥。

优选地，所述签名验证模块包括：

与私钥对应的第二公钥，用于判断与签名消息体中的第一公钥的一致性以及对签名消息体中的签名后的消息进行验签。

优选地，所述消息生成模块为随机数模块，用于生成随机数。

优选地，所述充电线包括磁芯，磁芯通过导线与充电车电源连接形成导电回路，磁芯外包覆金属层，金属层一端通过导线与充电车的电源vcc连接，金属层靠近充电车一端配合设有固定块，固定块一端与铜弹簧固定连接，铜弹簧套设在金属层外;火星车设有接头，接头包括与金属层和铜弹簧相配合的可吸附金属块，可吸附金属块一端嵌于gnd金属块内，可吸附金属块和gnd金属块间设有绝缘层。

优选地，所述认证充电系统的认证充电方法包括以下步骤：

步骤1：充电车与火星车间通过充电线连接，实现充电车和火星车间的信息传输；

步骤2：充电车通过消息生成模块生成并发送一个消息给对应的火星车；

步骤3：火星车接收消息，通过签名模块中的私钥对消息签名，签名模块将存储的第一公钥添加到签名后的消息之后，得到签名消息体，发送给充电车；

步骤4：充电车接收签名消息体，判断签名验证模块中的第二公钥与接收的签名消息体中第一公钥是否一致，若是，执行步骤5，否则结束；

步骤5：充电车通过签名验证模块中的第二公钥对签名后的消息进行验签，若验签成功，充电车输出电力，否则不输出电力。

优选地，所述充电车内设有电压检测模块，当充电车与火星车通过充电线连接时，充电车通过电压检测模块检测火星车电压，充电车控制充电接口的电压不高于火星车的充电接头的电压，当验签成功时，充电车控制充电接口的电压高于火星车的充电接头的电压。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明通过电力猫模块和充电线相配合，实现对应的充电车和火星车间的通信；通过设置安全验证子系统进一步实现对火星车的身份识别；防止通过充电车对不对应的火星车进行充电，通过充电线即可实现充电车和火星车认证并充电，无需额外装置，操作简便、节省成本。

附图说明

图1为本发明的结构图。

图2为本发明中充电线的结构图。

图3为本发明的流程图。

附图标记：1-磁芯，2-金属层，3-固定件，4-铜弹簧，5-可吸附金属块，6-gnd金属块。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种火星车的认证充电系统，包括：

火星车；

与火星车对应的充电车；

充电线，用于连接充电车和火星车，对火星车充电；

两个电力猫模块，分别设置于充电车和火星车内，用于通过充电线实现充电车和火星车间的信息传输；

安全验证子系统，用于实现充电车对火星车的身份认证。

需要说明的是，电力猫模块即为电力猫，电力猫即“电力线通讯调制解调器”，是通过电力线进行宽带上网的modem的俗称。使用家庭或办公室现有电力线和插座组建成网络，来连接pc，adslmodem，机顶盒，音频设备，监控设备以及其他的智能电气设备，来传输数据，语音和视频。它具有即插即用的特点，能通过普通家庭电力线传输网络ip数字信号。它是利用电力线传输数据和话音信号的一种通信方式,该技术是把载有信息的高频信号加载于电流，然后用电线传输，接受信息的调制解调器再把高频从电流中分离出来，并传送到计算机或电话，以实现信息传递。

本发明中，充电车中的电力猫模块与火星车中的电力猫模块通过充电线连接，即为“利用电力线传输数据”；需要注意的是，要实现充电车和火星车间的通信，充电车中的电力猫模块中设置的网络地址必须与火星车中的电力猫模块中设置的网络地址相对应，举例来说，如果火星车a自动获得的ip地址为192.168.4.2，则火星车b的ip地址不可以与其他的火星车ip地址重复，而网段则是一致的，都是192.168.4.*；需要注意的是，ip地址的网端并不一定是192.168.4.*，也可以是其他地址段，该地址段可以由技术人员自行定义。

本发明中，充电车和火星车中均设有内置备用电源，可为电力猫模块供电，无需担心火星车或充电车电力不足时无法为对应的电力猫模块供电。

所述安全验证子系统包括：

消息生成模块，存储于充电车，用于生成消息并发送至火星车；

签名模块，存储于火星车，用于对消息进行签名后形成签名消息体；以及

签名验证模块，存储于充电车，用于通过签名消息体实现充电车对火星车的身份认证。

所述签名模块包括：

私钥，用于对消息进行签名得到签名后的消息；

与私钥对应的第一公钥，添加在签名后的消息之后形成签名消息体。

所述签名消息体包括三个字段，第一字段为消息，第二字段为签名，第三字段为第一公钥。

所述签名验证模块包括：

与私钥对应的第二公钥，用于判断与签名消息体中的第一公钥的一致性以及对签名消息体中的签名后的消息进行验签。

本发明中，公钥是公私钥对中公开的部分，私钥则是非公开的部分，公钥和私钥是通过算法得到的密钥对，一般情况下，以私钥对数据进行签名，以公钥进行验证，此为本领域普通技术人员的公知常识。

本发明中，在第一公钥和第二公钥未被篡改的情况下，第一公钥和第二公钥的值是一致的，第一公钥和第二公钥与私钥组成一公私钥对，该公私钥对为非对称密钥对，区别仅在于，第一公钥是存储在火星车内，而第二公钥是存储在充电车内；通过第一公钥和第二公钥来进行初步判断火星车和充电车间的匹配性和安全性。

所述消息生成模块为随机数模块，用于生成随机数。

本发明中，消息生成模块可以是随机数模块，也可以是其他生成消息的模块，如时间戳生成模块，用于生成时间戳，本领域技术技术人员可根据实际情况自行设置。

充电线包括磁芯，磁芯通过导线与充电车电源连接形成导电回路，磁芯外包覆金属层，金属层一端通过导线与充电车的电源vcc连接，金属层靠近充电车一端配合设有固定块，固定块一端与铜弹簧固定连接，铜弹簧套设在金属层外;火星车设有充电接头，充电接头包括与金属层和铜弹簧相配合的可吸附金属块，可吸附金属块一端嵌于gnd金属块内，可吸附金属块和gnd金属块间设有绝缘层。

本发明中，磁芯的一端与充电车电源的vcc连接，另一端与充电车电源的gnd连接，使得磁芯一端可吸附火星车上的可吸附金属块；由于金属层一端与充电车电源vcc连接产生供电电压，磁芯将可吸附金属块吸附在金属层上后即可将电输送给火星车，铜弹簧的作用是磁力吸附时让gnd导通。

所述认证充电系统的认证充电方法包括以下步骤：

步骤1：充电车与火星车间通过充电线连接，实现充电车和火星车间的信息传输；

步骤2：充电车通过消息生成模块生成并发送一个消息给对应的火星车；

步骤3：火星车接收消息，通过签名模块中的私钥对消息签名，签名模块将存储的第一公钥添加到签名后的消息之后，得到签名消息体，发送给充电车；

步骤4：充电车接收签名消息体，判断签名验证模块中的第二公钥与接收的签名消息体中第一公钥是否一致，若是，执行步骤5，否则结束；

步骤5：充电车通过签名验证模块中的第二公钥对签名后的消息进行验签，若验签成功，充电车输出电力，否则不输出电力。

作为本发明的其中一具体实施方式，步骤1中，由于充电车和火星车间通过充电线连接，因此充电车的电力猫模块和火星车的电力猫模块间通过充电线实现信息传输，充电车的电力猫模块可将数字信号转变成模拟信号经充电线传输到火星车，由火星车中的电力猫模块将模拟信号从电流中分离出来，转换成数字信号，这就实现了火星车和充电车间的信息传输；

步骤2中，充电车通过随机数模块生成一个随机数，该随机数模块可以为rand函数，通过rand函数生成一个整数，如随机数45并将该随机数发送给火星车，随机数模块只要保证能够生成随机数即可，本领域普通技术人员可根据实际情况自行设置。

步骤3中，火星车的电力猫模块接收并解析得到该随机数45，将该随机数45通过私钥加密得到数字签名a，即可得到签名后的随机数，而签名后的随机数正是包括数字签名a和随机数这两个字段，如[msg=45,sign=a],将第一公钥f1加入到签名后的随机数之后，得到的签名消息体即包括三个字段：[msg=45,sign=a，pk=f1]；其中，msg用于表示消息，也即随机数；sign表示数字签名；pk用于表示第一公钥。

需要说明的是，通过私钥对随机数加密为本领域的公知常识。

步骤4中，充电车会提取签名消息体中的第一公钥字段的值f1，并将第一公钥f1与自身存储的第二公钥f2进行对比，若一致，说明充电车与火星车匹配成功，否则说明充电车与匹配不成功，充电车就不需要对火星车供电。

步骤5中，由于第一公钥和第二公钥一致，验签过程为：用第二公钥对数字签名a进行解密，得到解密结果，判断解密结果是否与随机数一致，也即解密结果是否为“45”，若是，则说明数字签名a是火星车针对消息或者随机数“45”做的签名，验签成功，否则验签不成功。

需要注意的是，步骤5中的验签过程是与步骤3中的签名过程相对应的，若步骤3中，签名生成模块先对消息进行预处理后得到消息摘要，如进行哈希计算后得到消息摘要，然后对消息摘要进行加密得到数字签名，那么步骤5中，需要对签名消息体中的消息字段的值进行哈希计算得到哈希值，判断解密结果与该哈希值是否一致，若一致，则验签成功。

所述充电车内设有电压检测模块，当充电车与火星车通过充电线连接时，充电车通过电压检测模块检测火星车电压，充电车控制充电接口的电压不高于火星车的充电接头的电压，当验签成功时，充电车控制充电接口的电压高于火星车的充电接头的电压。

本发明可避免火星车利用验证时差进行充电，防止火星车在非认证情况下利用验证空隙进行充电。