专利名称：可见光信号的握手同步方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及光子物联网技术领域，具体的，涉及一种可见光信号的握手同步方法和系统。
背景技术：
可见光通信是一种在LED技术上发展起来的新兴的、短距离高速无线光通信技 术。可见光通信的基本原理就是利用发光二极管(LED)比荧光灯和白炽灯切换速度快的特点，通过LED光源的高频率闪烁来进行通信，有光代表1，无光代表0，发出高速的光信号，再经过光电转换而获得信息。无线光通信技术因为其数据不易被干扰和捕获，光通信设备制作简单且不宜损坏或消磁，可以用来制作无线光加密钥匙。与微波技术相比，无线光通信有相当丰富的频谱资源，这是一般微波通信和无线通信无法比拟的；同时可见光通信可以适用任何通信协议、适用于任何环境；在安全性方面，其相比传统的磁性材料，无需担心消磁问题，更不必担心通信内容被人窃取；无线光通信的设备架设灵活便捷，且成本低廉，适合大规模普及应用。物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。物联网指的是将无处不在的末端设备和设施，通过各种无线或有线的长距离或短距离通讯网络实现互联互通，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面等管理和服务功能，实现对设备的高效、节能、安全、环保的“管、控、营”一体化。传统的物联网一般通过各种无线或有线的通讯网络实现互联互通，采用传统的通信技术。传统的物联网一般通过各种无线或有线的通讯网络实现互联互通，采用传统的通信技术。现有技术中，将可见光通信应用于物联网中，俗称光子物联网。由于可见光具有指向性高，不能穿透障碍物等特点，因此比无线具备更高的安全性。光子物联网利用发光二极管LED发出频闪信号，作为光子物联网的无线传播的媒介，所谓频闪信号，即通过LED发光的开与关，有光代表1，无光代表0，发出的脉冲调制信号，经过近距离传播后，再经过光电转换而获得信息。可见光的指向性高，不能穿透障碍物，比使用无线通信方式的物联网具有更高的安全性。但是目前光子物联网技术并没有对原始数据进行加密，而是直接将信号调制到可见光信号上进行传输，或者发射端与接收端只采用固定的不随时间变化的加密信号(如伪码信号)进行加密，如果使用高速摄像机进行拍摄，就可以复制出同样频闪的光信号，由于接收端解码所用的伪码信号是固定的，所以复制的光信号也可以被接收端识别并进行正确解密，从而使加密失去意义，因此现有光子物联网存在安全隐患。
发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种可见光信号的握手同步方法和系统，能够提高光子物联网的安全性。
为解决上述技术问题，本发明一实施例提供了一种可见光信号的握手同步方法，所述方法包括在当前时段，状态机随单位时间变化的发射端与接收端连接，接收端将接收端状态机的状态与所述发射端状态机的状态同步；发射端将原始信号和导光信号分别与当前时段的伪码信号进行逻辑运算，获得加密的原始信号和加密的导光信号；将加密的原始信号和加密的导光信号合并获得扰码信号，以可见光信号的形式发送所述扰码信号；接收端接收所述可见光信号，并将该可见光信号转换为数字信号后进行分解，获得加密的原始信号和加密的导光信号；对加密的导光信号取反后与当前状态对应的伪码信号进行对比，若相同，则采用当前状态对应的伪码信号对加密的原始信号进行解密。优选的，所述方法还包括接收端若判定接收的原始信号合法，控制与其连接的功能单元动作。
优选的，以可见光信号的形式发送所述扰码信号之前，还包括对所述扰码信号进行调制。优选的，接收端接收所述可见光信号之后，还包括对所述数字信号进行解调。为解决上述技术问题，本发明另一实施例还提供了一种可见光信号的同步系统，所述系统包括发射端和接收端；所述发射端的状态机随单位时间变化，在预设时段，与接收端连接，，包括用于输出随单位时间变化的伪码信号的伪码发生器；用于输出导光信号的导光信号发生器；用于对原始信号和导光信号分别与当前时段的伪码信号进行逻辑运算，获得加密的原始信号和加密的导光信号，将加密的原始信号和加密的导光信号合并获得扰码信号的编码器；以及以闪光形式发送扰码信号的发送单元；所述接收端的状态机在所述预设时间段，与所述发射端的状态机的状态同步，包括用于接收所述可见光信号，并将该可见光信号转换为数字信号的接收单元；用于对所述数字信号进行分解，获得加密的原始信号和加密的导光信号的分解单元；对加密的导光信号进行取反的反相器；用于输出随单位时间变化的伪码信号的第二伪码发生器；对加密的导光信号取反后与当前状态对应的伪码信号进行对比的伪码判决器；以及采用当前状态对应的伪码信号对加密的原始信号进行解密的译码器。优选的，所述接收端还包括与译码器和伪码判决器连接、用于将解密的原始信号与伪码判决器中预存的原始信号进行比对，判定接收的原始信号的合法性的原始信号判决器。优选的，所述发射端还包括连接于所述编码器与发送单元之间、用于对所述扰码信号进行调制的调制器。优选的，所述接收端还包括连接于所述接收单元和所述分解单元之间、用于对所述数字信号进行解调的解调器。其中，第一伪码发生器与所述第二伪码发生器的工作状态相同、频率相同或者存在整数倍关系。与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点发射端和接收端之间所传输的可见光信号并不是原始数据信号，而是加密后的扰码信号，并且该扰码信号随单位时间变化，当前时段与下一时段不同，因此不易被破解，从而提高了光子物联网的安全性。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1，实施例一提供的一种可见光信号的握手同步方法流程图；图2，实施例二提供的一种可见光信号的握手同步方法流程图；
图3，实施例三提供的一种可见光信号的握手同步系统结构示意图；图4，实施例四提供的一种可见光信号的握手同步系统结构示意图。
具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。首先，为了使本领域技术人员更好的理解本发明，下面对本发明的技术方案作简要介绍本发明提供了一种在光子物联网中，发射端对原始信号进行加密，接收端对加密后的信号进行解密，还原出原始信号的方法。这种方法中发射端和接收端所采用伪码信号是随着时间不断变换状态的，通过本发明所描述的同步方法，可以使接收端识别加密所用的伪码信号，使得解密所用的伪码信号能够跟发射端的伪码信号高度保持一致，从而能够正确解密。由于发射端与接收端所用的伪码信号是随时间不断变化的，所以在相同的时间内，采用本发明所描述的同步方法，发射端发出的可见光信号能够被接收端识别出是否为合法信号，因为只有当前时段的加密信号有效，之前时段的则无效。通过高速摄像机拍摄所复制的频闪光信号在其它时间内进行尝试接入时，会被识别为非法信号，无法再控制受控端设备，从而能提高光子物联网系统的安全性。实施例一、参见图I，是本发明实施例一提供的一种可见光信号的握手同步方法流程图，该方法包括SlOl :在当前时段，状态机随单位时间变化的发射端与接收端连接。S102 :接收端调整接收端状态机的状态与所述发射端状态机的状态同步。通过SlOl和S102实现发射端与接收端的握手。S103:发射端将原始信号和导光信号分别与当前时段的伪码信号进行逻辑运算，获得加密的原始信号和加密的导光信号。其中，原始信号、导光信号以及伪码信号之间的频率相同或者存在整数倍关系，起止相位相同。原始信号是一种数字序列信号，也称之为基带数据。时段时段时段时段导光信号则是由导光信号发生器产生，加扰前是一组全“ I ” 二进制数字。例如，在Tl时间，假设发射端I的基带信号为0000000000000000000000000000011011111111111111111111111111111111，共 64 位，其前 32 位为其原始信号，即 00000000000000000000000000000110 ;后32位是全I的导光信号。在Tl单位时间内伪码发生器的状态为状态1，假设为11101001110100111010001001001101，则其逻辑运算，即异或的过程如
表I所示
权利要求
1.一种可见光信号的握手同步方法，其特征在于，所述方法包括 在当前时段，状态机随单位时间变化的发射端与接收端连接，接收端调整接收端状态机的状态与发射端状态机的状态同步； 发射端将原始信号和导光信号分别与当前时段的伪码信号进行逻辑运算，获得加密的原始信号和加密的导光信号；将加密的原始信号和加密的导光信号合并获得扰码信号，以可见光信号的形式发送所述扰码信号； 接收端接收所述可见光信号，并将该可见光信号转换为数字信号后进行分解，获得加密的原始信号和加密的导光信号；对加密的导光信号取反后与当前状态对应的伪码信号进行对比，若相同，则采用当前状态对应的伪码信号对加密的原始信号进行解密。
2.根据权利要求I所述的握手同步方法，其特征在于，所述方法还包括 接收端若判定接收的原始信号合法，控制与其连接的功能单元动作。
3.根据权利要求I所述的握手同步方法，其特征在于，以可见光信号的形式发送所述扰码信号之前，还包括 对所述扰码信号进行调制。
4.根据权利要求3所述的握手同步方法，其特征在于，接收端接收所述可见光信号之后,还包括 对所述数字信号进行解调。
5.根据权利要求I所述的握手同步方法，其特征在于，所述原始信号、所述导光信号以及所述伪码信号之间的频率相同或者存在整数倍关系，起止相位相同。
6.一种可见光信号的握手同步系统，其特征在于，所述系统包括发射端和接收端； 所述发射端的状态机随单位时间变化，在预设时段，与接收端连接，包括用于输出随单位时间变化的伪码信号的第一伪码发生器；用于输出导光信号的导光信号发生器；用于对原始信号和导光信号分别与当前时段的伪码信号进行逻辑运算，获得加密的原始信号和加密的导光信号，将加密的原始信号和加密的导光信号合并获得扰码信号的编码器；以及以闪光形式发送扰码信号的发送单元； 所述接收端的状态机在所述预设时间段，与所述发射端状态机的状态同步，包括用于接收所述可见光信号，并将该可见光信号转换为数字信号的接收单元；用于对所述数字信号进行分解，获得加密的原始信号和加密的导光信号的分解单元；对加密的导光信号进行取反的反相器；用于输出随单位时间变化的伪码信号的第二伪码发生器；对加密的导光信号取反后与当前状态对应的伪码信号进行对比的伪码判决器；以及采用当前状态对应的伪码信号对加密的原始信号进行解密的译码器。
7.根据权利要求6所述的握手同步系统，其特征在于，所述接收端还包括 与译码器和伪码判决器连接、用于将解密的原始信号与伪码判决器中预存的原始信号进行比对，判定接收的原始信号的合法性的原始信号判决器。
8.根据权利要求6所述的握手同步系统，其特征在于，所述发射端还包括 连接于所述编码器与发送单元之间、用于对所述扰码信号进行调制的调制器。
9.根据根据权利要求8所述的握手同步系统，其特征在于，所述接收端还包括 连接于所述接收单元和所述分解单元之间、用于对所述数字信号进行解调的解调器。
10.根据权利要求6所述的握手同步系统，其特征在于，所述第一伪码发生器与所述第二伪码发生器的工作状态相同、频率相同或者存在整数倍关 系。
全文摘要
本发明实施例提供了一种可见光信号的握手同步方法和系统，该握手同步系统中发射端状态机的状态随单位时间变化，发射端的伪码发生器输出的伪码信号也随单位时间变化，在某个时段，发射端采用该时段的伪码信号对原始信号进行加扰,并将加扰信号发送至接收端，接收端将状态机的状态调整为与发射端状态机的状态同步，接收端判决接收的扰码信号是否合法，若合法采用当前时段的扰码信号对原始信号进行解密。由于发射端和接收端之间传输的可见光信号是随单位时间变化的扰码信号，不易破解，从而提高光子物联网的安全性。
文档编号H04J3/06GK102724011SQ201210184610
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月6日 优先权日2012年6月6日
发明者刘若鹏, 栾琳, 肖光锦 申请人:深圳光启创新技术有限公司