本技术涉及数据处理，尤其涉及一种无人机视频流数据加密传输方法及其系统。
背景技术：
1、随着科技的迅速发展，无人机技术也得到了越来越快速的发展，其已广泛应用于民用和军用领域，给人们的生活带来了极大的便利。传统无人机系统一般主要由无人机、雷达阵列和地面控制终端三者组成。然而，随着各种反无人机技术的发展，无人机和地面之间的明文通信成了无人机劫持技术常用的手段。
2、同时，随着量子通信技术的发展，量子加密通信已经应用到很多领域；而相应的量子无人机通信技术也得到一定的发展，通过量子加密之后，无人机和地面之间的通信数据则无法被破解，从而解决了无人机劫持等问题。
3、但是，无人机量子加密通信过程中，需要新增量子加密信息，用于对端进行数据解密，而传统无人机无线通信带宽较低且本身业务已基本占满带宽；例如对于视频流这种大流量数据来说，一般数据包帧长是固定的且小于255字节(帧长可由字节表示)，但流量较大。如果直接对视频流数据进行量子加密并携带加密信息，会改变了原有传输数据的帧长，从而进一步导致雷达阵列接收数据错乱，无法解密。因此，在不修改本身明文通信带宽和数据帧长的情况下，如何实现无人机和地面的大流量数据量子加密通信成为一个急需解决的问题。
技术实现思路
1、发明目的：为解决背景技术中提出的相关技术问题，本发明提供了一种无人机视频流数据加密传输方法及其系统，其在不改变原有数据帧长度和带宽的情况下，将加密后的数据帧进行重构再拼装，实现了固定帧长大流量数据的量子加密通信。
2、技术方案：本发明提供一种无人机视频流数据加密传输方法，包括以下步骤：
3、(1)发送端获取视频流明文数据并拆分成n个长度均为a的明文数据帧，每个明文数据帧均包括长度为2字节的分隔符和长度为a-2字节的数据明文负载；
4、(2)再将每个明文数据帧中的数据明文负载进行量子加密得到数据密文负载，并在对应的明文数据帧中增加b字节的加密信息，从而得到n个长度为a+b的密文数据帧；
5、(3)发送端将n个密文数据帧进行重构得到m个长度均为a的传输数据帧，再将m个传输数据帧发送至接收端；
6、(4)接收端接收传输数据帧后，进行拼接、重组和量子解密得到视频明文帧，再将视频明文帧组成视频流明文数据。
7、进一步地，所述发送端将n个密文数据帧进行重构得到m个长度均为a的传输数据帧的具体过程为：
8、1)构建长度为a的第一传输数据帧，第一传输数据帧包括n个密文数据帧中的第一密文数据帧中长度为2字节的分隔符和长度为b字节的加密信息，以及1字节的偏移位和长度为c的数据传输负载，此时偏移位的值为0；再计算数据传输负载的长度c＝a-2-(b+1)，将第一密文数据帧中长度为a-2字节的数据密文负载进行拆分得到第一密文数据帧数据密文负载的第一部分和第二部分，其中第一密文数据帧数据密文负载的第一部分长度为a-2-(b+1)，第一密文数据帧数据密文负载的第二部分长度为b+1；此时，第一密文数据帧中长度为2字节的分隔符、长度为1字节的偏移位、长度为b字节的加密信息以及第一密文数据帧数据密文负载的第一部分组成长度为a的第一传输数据帧；
9、2)判断第一密文数据帧数据密文负载的第二部分长度是否为a-3，若是，则构建长度为a的第二传输数据帧，第二传输数据帧包括第一密文数据帧中长度为2字节的分隔符、长度为1字节的偏移位以及第一密文数据帧数据密文负载的第二部分，此时偏移位的值为0，下一传输数据帧采用步骤1)的方法继续进行构建，传输下一密文数据帧中的数据密文负载；若否，则构建长度为a的第二传输数据帧，第二传输数据帧包括n个密文数据帧中的第二密文数据帧中长度为2字节的分隔符和长度为b字节的加密信息，以及1字节的偏移位、第一密文数据帧数据密文负载的第二部分和长度为c′的数据传输负载，此时偏移位的值为3+(b+1)；再计算数据传输负载的长度c′＝a-2-2(b+1)，将第二密文数据帧中长度为a-2字节的数据密文负载进行拆分得到第二密文数据帧数据密文负载的第一部分和第二部分，其中第二密文数据帧数据密文负载的第一部分长度为a-2-2(b+1)，第二密文数据帧数据密文负载的第二部分长度为2(b+1)；此时，第二密文数据帧中长度为2字节的分隔符、长度为1字节的偏移位、长度为b+1字节的第一密文数据帧数据密文负载的第二部分、长度为b字节的加密信息以及第二密文数据帧数据密文负载的第一部分组成长度为a的第二传输数据帧；
10、3)判断第二密文数据帧数据密文负载的第二部分长度是否为a-3，若是，则构建长度为a的第三传输数据帧，第三传输数据帧包括第二密文数据帧中长度为2字节的分隔符、长度为1字节的偏移位以及第二密文数据帧数据密文负载的第二部分，此时偏移位的值为0，下一传输数据帧采用步骤1)的方法继续进行构建，传输下一密文数据帧中的数据密文负载；若否，则构建长度为a的第三传输数据帧，第三传输数据帧包括n个密文数据帧中的第三密文数据帧中长度为2字节的分隔符和长度为b字节的加密信息，以及1字节的偏移位、第二密文数据帧数据密文负载的第二部分和长度为c″的数据传输负载，此时偏移位的值为3+2(b+1)；再计算数据传输负载的长度c″＝a-2-3(b+1)，将第三密文数据帧中长度为a-2字节的数据密文负载进行拆分得到第三密文数据帧数据密文负载的第一部分和第二部分，其中第三密文数据帧数据密文负载的第一部分长度为a-2-3(b+1)，第三密文数据帧数据密文负载的第二部分长度为3(b+1)；此时，第三密文数据帧中长度为2字节的分隔符、长度为1字节的偏移位、长度为2(b+1)字节的第二密文数据帧数据密文负载的第二部分、长度为b字节的加密信息以及第三密文数据帧数据密文负载的第一部分组成长度为a的第三传输数据帧；
11、4)以此类推，第n密文数据帧中长度为2字节的分隔符、长度为1字节的偏移位、第n-1密文数据帧数据密文负载的第二部分、长度为b字节的加密信息以及第n密文数据帧数据密文负载的第一部分组成长度为a的第m传输数据帧；第n密文数据帧数据密文负载的第二部分放入缓存区等待与下一组数据进行传输。
12、进一步地，所述b字节的加密信息包括加密比例、加密密钥的密钥位置信息和密钥偏移信息，所述密钥位置信息指加密密钥的存储位置，所述密钥偏移信息指加密密钥在密钥文件中的偏移值。
13、进一步地，所述发送端存储有量子加密密钥，接收端存储有与量子加密密钥相同的量子解密密钥。
14、进一步地，所述接收端接收传输数据帧后，进行拼接、重组和解密得到视频明文帧的具体过程为：
15、s1：接收端接收第一传输数据帧后，获取第一传输数据帧中偏移位的值为0，则将第一传输数据帧中分隔符、偏移位、偏移位后的b字节加密信息和第一密文数据帧数据密文负载的第一部分拷贝至临时缓存区中；接收端接收第二传输数据帧后，获取第二传输数据帧中偏移位的值不为0，则从偏移位后拷贝b+1字节的第一密文数据帧数据密文负载的第二部分放入临时缓存区的尾部，从而构造出完整的第一帧密文数据；接收端根据第一帧密文数据中的加密信息从本地获取解密密钥，通过解密密钥对第一帧密文数据中的数据密文负载进行解密得到第一视频明文帧；
16、s2：接收端再根据第二传输数据帧中偏移位的值，将第二传输数据帧中分隔符、偏移位、b字节加密信息以及第二密文数据帧数据密文负载的第一部分拷贝至临时缓存区中；接收端接收第三传输数据帧后，获取第三传输数据帧中偏移位的值不为0，则从偏移位后拷贝2(b+1)字节的第二密文数据帧数据密文负载的第二部分放入临时缓存区的尾部，从而构造出完整的第二帧密文数据；接收端根据第二帧密文数据中的加密信息从本地获取解密密钥，通过解密密钥对第二帧密文数据中的数据密文负载进行解密得到第二视频明文帧；
17、s3：以此类推，接收端通过拼接、重组和解密得到多个视频明文帧。
18、本发明还提供一种无人机视频流数据加密传输系统，该系统包括无人机单元、地面雷达阵列单元和地面控制单元；
19、所述无人机单元用于获取视频流明文数据，并将其拆分成明文数据帧，再将明文数据帧中进行加密得到密文数据帧；以及将密文数据帧进行重构得到传输数据帧，并将传输数据帧发送至地面雷达阵列单元；
20、所述地面雷达阵列单元用于将传输数据帧转发至地面控制单元；
21、所述地面控制单元用于将接收的传输数据帧进行拼接、重组和解密得到视频明文帧，再将视频明文帧组成视频流明文数据，并将视频流明文数据进行展示。
22、进一步地，所述无人机单元包括依次连接的飞控模块、机载量子加密卡和无人机收发子模块；
23、所述飞控模块用于控制无人机并获取视频流明文数据，以及将视频流明文数据拆分成明文数据帧；
24、所述机载量子加密卡用于将明文数据帧进行量子加密得到密文数据帧，以及将密文数据帧进行重构得到传输数据帧；
25、所述无人机收发子模块用于将传输数据帧数据转换成数字信号，再将数字信号转换成地面雷达无线信号，并将地面雷达无线信号发送至地面雷达阵列单元。
26、进一步地，所述地面雷达阵列单元包括地面雷达阵列模块，所述地面控制单元包括依次连接的地面量子加密卡和地面控制终端；所述地面量子加密卡与地面雷达阵列模块连接；
27、所述地面雷达阵列模块用于接收来自无人机单元的地面雷达无线信号，并将其转换成数字信号，再根据数字信号获得传输数据帧数据；
28、所述地面量子加密卡用于将传输数据帧进行拼接、重组和量子解密得到视频明文帧；
29、所述地面控制终端用于控制无人机，以及将视频明文帧组成视频流明文数据，再将视频流明文数据展示出来。
30、本发明的有益效果：
31、1、通过量子加密，解决了无人机无线通信数据可能被敌方破解并用于劫持无人机的问题；
32、2、通过重构量子加密数据帧格式，解决了新增量子加密信息对数据帧长和带宽的影响问题，实现了固定帧长大流量数据的量子加密通信。