一种基于量子保密通信的远程医疗系统的制作方法

1.本实用新型涉及量子通信领域，尤其涉及一种基于量子保密通信的远程医疗装置及系统。


背景技术：

2.远程医疗发端于上个世纪80年代，主要是随着现代信息技术的发展，远程医疗由理想变为了现实。远程医疗系统主要以计算机和网络通信为基础，进行远距离的视频、音频信息及相关医学信息的传输，能够让处于不同位置的医生对患者进行联合会诊，这对于一些疑难杂症具有极为重要的意义。尤其是对于我们国家，核心的优势医生多集中在大城市，广袤的小城镇医疗力量较弱，另一方面我们的国土面积广阔，偏远地区的患者到大城市医院就诊也需要耗费较多的时间成本。
3.远程医疗能够很好地解决医生和患者不同城的情况，但是目前的远程医疗也存在一定的风险，主要是涉及患者的隐私问题，在现有的通信网络中患者隐私数据的传输存在着被泄露的风险，因此患者可能会对远程医疗带有一定的抵触。
4.因此如何有效地提升远程医疗中数据传输的安全性将是本领域技术人员需要解决的技术难题。
5.随着新的通信技术的发展，现有的经典通信网络可能面临着越来越多的安全风险，尤其是近年来量子计算机技术得到了较快的发展，人们认为量子计算机技术将可能极大地威胁经典通信的安全，作为矛盾的两个面，量子计算机技术也促进了量子通信技术的发展。目前国内量子通信技术正在飞速的发展之中，多个城市都在布局建设相应的量子通信网络，目前实用化的量子通信技术主要以量子保密通信(qkd)为代表。量子通信基于量子力学基本原理，可以实现理论上无条件的安全性，可以有效应对未来量子计算机的挑战。经典的qkd量子保密通信一般包括发送端和接收端，发送端包含调制量子态的设备，接收端含有单光子探测器等检测设备，发送端和接收端通过协商、纠错、隐私放大等后处理操作可以得到无条件安全的量子密钥，发送端和接收端即可以利用该量子密钥进行安全的量子保密通信。
6.中国专利cn 1977488a，公开了一种qkd系统网络，包括第一qkd台站(al)和第二qkd台站(a2)以及设置千它们之间的中继站。中继站包括一个第三qkd台站(b)和光学开关。光学开关允许第三qkd台站轮流与第一和第二qkd台站通信以便在第一和第二qkd台站之间建立公用密钥。最终用户分别与qkd台站al和a2耦合。秘密密钥(s)通过qkd台站b在pl和p2之间共享，qkd台站b可以独立地与al和a2形成密钥。由pl
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al
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b
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a2
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p2代表的基本系统可以扩展为更复杂的线性网络如pl
‑
al
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bl
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a2
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b2
‑
p2，其中bl和a2构成中继，进而实现发送方向接收方的量子保密通信。


技术实现要素：

7.实用新型目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种
8.技术方案：为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
9.一种基于量子保密通信的远程医疗系统，包括患者端、远程医生端、qkd网络，其中：
10.所述qkd网络中设置有量子密钥管理服务器。
11.所述患者端包括量子远程医疗装置一、投影设备一以及医学仪器一，所述量子远程医疗装置一包括qkd模块一、cpu模块一、显示模块一、摄像头一、电源模块一、接口模块一以及手持摄像头一，所述qkd模块一、显示模块一、摄像头一、电源模块一、接口模块一以及手持摄像头一分别与cpu模块一连接，所述投影设备一、医学仪器一分别与接口模块一连接，所述qkd模块一接入qkd网络中，所述cpu模块一与量子密钥管理服务器通信连接。
12.所述远程医生端包括量子远程医疗装置二、投影设备二以及医学仪器二，量子远程医疗装置二包括qkd模块二、cpu模块二、显示模块二、摄像头二、电源模块二以及接口模块二，所述qkd模块二、显示模块二、摄像头二、电源模块二以及接口模块二分别与cpu模块二连接，所述投影设备二、医学仪器二分别与接口模块二连接，所述qkd模块二接入qkd网络中，所述cpu模块二与量子密钥管理服务器通信连接。
13.优选的：包括量子卫星，所述患者端设置有量子卫星收发单元一，所述量子卫星分别与量子卫星收发单元一、量子密钥管理服务器通信连接，所述量子卫星收发单元一与qkd模块一通信连接。
14.优选的：包括量子卫星，所述远程医生端设置有量子卫星收发单元二，所述量子卫星分别与量子卫星收发单元二、量子密钥管理服务器通信连接，所述量子卫星收发单元二与qkd模块二通信连接。
15.优选的：所述量子远程医疗装置二设置有手持摄像头二，所述手持摄像头二与cpu模块二连接。
16.优选的：所述cpu模块一与量子密钥管理服务器通过有线通信或者无线通信连接。
17.优选的：所述cpu模块二与量子密钥管理服务器通过有线通信或者无线通信连接。
18.优选的：所述投影设备一、投影设备二为投影仪。
19.本实用新型相比现有技术，具有以下有益效果：
20.1.本技术患者端及远程医生端均配置有量子远程医疗装置，量子远程医疗装置设置有qkd模块，能够实现以量子保密通信的方式加密远程医疗系统中的各类通信信息，能够有效地防止患者隐私数据信息的泄露，提高远程医疗系统的安全等级。
21.2.针对偏远地区或者远洋舰船等孤立通信点，本技术还提供通过量子卫星进行量子保密通信的方案，能够有效方便远程医疗在孤立通信点的落地实施。
附图说明
22.图1为本技术基于量子保密通信的远程医疗通信系统示意图；
23.图2为本技术实施例二中远程医疗系统示意图；
24.图3为本技术中量子远程医疗装置的结构示意图。
具体实施方式
25.下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实例仅用于说
明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本技术所附权利要求所限定的范围。
26.实施例一
27.一种基于量子保密通信的远程医疗系统，如图1所示，包括患者端、远程医生端、qkd网络，其中：
28.所述qkd网络中设置有量子密钥管理服务器，量子密钥管理服务器主要用于量子信道的管理。
29.所述患者端包括量子远程医疗装置一、投影设备一以及医学仪器一，如图3所示，所述量子远程医疗装置一包括qkd模块一、cpu模块一、显示模块一、摄像头一、电源模块一、接口模块一以及手持摄像头一，所述qkd模块一、显示模块一、摄像头一、电源模块一、接口模块一以及手持摄像头一分别与cpu模块一连接，所述投影设备一、医学仪器一分别与接口模块一连接，所述qkd模块一接入qkd网络中，所述cpu模块一与量子密钥管理服务器通信连接。显示模块一主要用于图形界面系统的信息显示，电源模块一用于连接外部电源，摄像头一用于全场景图像信息和语音信息的采集、方便用户之间可以看到彼此的完整场景、方便用户之间交流；手持式摄像头一用于某些特定图像信息的采集，方便用户之间看到一些细微图像的信息，比如在远程医疗过程中可能需要对患者舌头等部位作细致观察，那么此时就可以用手持式摄像头一观察患者。接口模块一用于连接外部仪器设备，比如连接投影设备一、医学仪器设备一，可以方便地将医学仪器设备一中的实时检测数据分享给远程医生。
30.根据需要可以合理接入一定数量的远程医生端，所述远程医生端包括量子远程医疗装置二、投影设备二以及医学仪器二，量子远程医疗装置二包括qkd模块二、cpu模块二、显示模块二、摄像头二、电源模块二以及接口模块二，可以不包含手持式摄像头二，也可以包含手持式摄像头二，所述手持摄像头二与cpu模块二连接，所述qkd模块二、显示模块二、摄像头二、电源模块二以及接口模块二分别与cpu模块二连接，所述投影设备二、医学仪器二分别与接口模块二连接，所述qkd模块二接入qkd网络中，所述cpu模块二与量子密钥管理服务器通信连接。接口模块二用于连接外部仪器设备，比如连接投影设备二、医学仪器设备二，可以方便地将医学仪器设备二中的实时检测数据分享给患者端。摄像头二于全场景图像信息和语音信息的采集、方便用户之间可以看到彼此的完整场景、方便医生和患者以及医生和医生之间交流。投影设备二可以为投影仪，投影仪接到量子远程医疗装置后即可以将远程的画面信息投影到大屏幕上。
31.患者端的各类通信信息发送到远程医生端的过程：所述摄像头一、手持摄像头一采集到的音视频信息发送给cpu模块一，所述医学仪器一的检测数据实时的发送cpu模块一，所述cpu模块一将音视频信息、检测数据发送给qkd模块一；所述cpu模块一将音视频信息、检测数据发送给显示模块一，所述qkd模块一将接收到的音视频信息、检测数据根据量子密钥管理服务器给的密钥进行量子加密后得到加密信息，加密后的信息通过qkd网络发送到远程医生端的qkd模块二，qkd模块二根据量子密钥管理服务器给的密钥进行量子解密后得到音视频信息、检测数据，并将得到的音视频信息、检测数据发送给投影设备二和显示模块二。远程医生端的各类通信信息发送到患者端的过程与患者端的各类通信信息发送到远程医生端的过程类似，不再赘述。
32.患者端的qkd模块一接入qkd网络，远程医生端的qkd模块二接入qkd网络，可以和
外界的qkd设备进行通信，另外量子远程医疗装置通过有线或者无线的方式也接入互联网等经典网络。量子远程医疗装置还和远程的量子密钥管理服务器连接，相互之间可以实现量子保密通信。
33.实施例二
34.如图2所示，远程医生端和实施例一中的远程医生端装置相同，由于该实施例中的患者端主要处于通信孤立位置，比如处于远洋舰船、南极以及某些偏远地区，这些地方患者不能通过有线方式接入qkd网络，所以本实施例提出通过量子卫星建立自由空间量子通信信道，以此实现该孤立位置和远程医生之间的量子保密通信。
35.本实施例包括量子卫星，所述患者端设置有量子卫星收发单元一，所述量子卫星分别与量子卫星收发单元一、量子密钥管理服务器通信连接，所述量子卫星收发单元一与qkd模块一通信连接。qkd模块一发出的量子态经过量子卫星收发单元发射到量子卫星以此实现地面和量子卫星的量子密钥协商。另外量子卫星能够收发量子信号、也能够收发经典通信信号，这样量子卫星即可以和地面实现量子密钥协商。
36.图2中主要示出了各部分之间的量子信道连接关系，另外需要指出各部分之间能够进行经典通信，因为量子保密通信要求双方之间既建立量子信道也建立经典通信信道。上述qkd网络主要指互相连同的qkd网络，比如多个远程医生可能处于不同的城市，各自一般都接入各自城市的qkd城域网，只要城域网之间是联通的那么互相之间就可以进行qkd量子保密通信。
37.根据患者端的医疗条件，本实施例中的量子远程医疗装置患者端还可以连接相应的医学仪器设备，方便远程的医生可以实时检查患者的相应身体指标。本实施例中可以根据需要合理接入一定数量的远程医生端，远程医生一般处于不同的地方甚至可能处于不同的国家，所述远程医生端设置有量子卫星收发单元二，所述量子卫星分别与量子卫星收发单元二、量子密钥管理服务器通信连接，所述量子卫星收发单元二与qkd模块二通信连接。远程医生端也可能通过量子卫星的方式接入量子网络，比如远程的医生处于不同的国家且距离较远时，采用量子卫星进行量子保密通信可能更加的方便快捷。当远程医生端也通过量子卫星进行量子保密通信时，此时远程医生端的量子远程装置需要包含量子卫星地面单元，该量子卫星地面单元能够向量子卫星收发量子信号、还可以和量子卫星进行经典的卫星通信。
38.患者端通过量子卫星和远程的量子密钥管理服务器连接，进而和远程医生端的量子远程医疗装置连接，患者端和医生端的qkd模块均可以和外界的qkd设备进行通信；另外量子远程医疗装置通过有线或者无线的方式也接入互联网等经典网络，其中本实施例的患者端一般通过卫星通信等方式接入互联网。
39.以上所述仅是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原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。