一種可配合鑒權(quán)通信機(jī)制的無人機(jī)與地面站及鑒權(quán)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鑒權(quán)領(lǐng)域，具體涉及一種可配合鑒權(quán)通信機(jī)制的無人機(jī)與地面站及鑒 權(quán)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 無人機(jī)在航空拍攝、飛行表演、防災(zāi)救險(xiǎn)、科學(xué)考察等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用。隨著 電子技術(shù)的飛速發(fā)展，小型、微型無人機(jī)在遠(yuǎn)程遙控、續(xù)航時(shí)間、飛行品質(zhì)上有了明顯的突 破，成為了近幾年興起的通用航空領(lǐng)域關(guān)注焦點(diǎn)，被普遍認(rèn)為具有良好的發(fā)展前景。
[0003] 目前無人機(jī)已經(jīng)開始進(jìn)入消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)，尤其是多旋翼飛行器，典型地，如四軸多旋 翼飛行器已經(jīng)成為消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)中用來實(shí)施航拍的首選設(shè)備。
[0004] 隨著無人機(jī)特別是多旋翼無人機(jī)的廣泛應(yīng)用，無人機(jī)與地面站之間的通信安全已 成為無人機(jī)開發(fā)廠家和用戶所關(guān)心的問題。由于無人機(jī)市場(chǎng)逐漸由專業(yè)級(jí)向消費(fèi)級(jí)推廣， 越來越多的普通消費(fèi)者都會(huì)使用無人機(jī)進(jìn)行航拍、游戲或航模等應(yīng)用，因此同一區(qū)域出現(xiàn) 多架無人機(jī)的情況越來越普遍。為了使無人機(jī)能夠確認(rèn)哪個(gè)地面站是它的合法控制者，同 時(shí)使地面站能夠保證受它控制的無人機(jī)是目標(biāo)無人機(jī)，需要建立一種無人機(jī)與地面站通信 鑒權(quán)的方法。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)中實(shí)現(xiàn)無人機(jī)與地面站之間的通信安全主要是通過對(duì)數(shù)據(jù)傳輸過程中 的數(shù)據(jù)進(jìn)行加解密方法實(shí)現(xiàn)，例如：申請(qǐng)?zhí)枮?01410298318. 2、發(fā)明名稱為《一種基于北斗 及4G的無人機(jī)》的中國發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種基于北斗及4G的無人機(jī)，在該無人機(jī)本體 上設(shè)有主控制器、北斗系統(tǒng)全球定位裝置、數(shù)據(jù)加密裝置、數(shù)據(jù)處理裝置、航拍攝像頭、自動(dòng) 駕駛裝置和第一無線通信裝置；還包括地面基站，該地面基站設(shè)有第二無線通信裝置和數(shù) 據(jù)解密分析裝置。本發(fā)明通過在無人機(jī)上設(shè)置數(shù)據(jù)加密裝置，將航拍到的高清實(shí)時(shí)圖像、音 頻或定位信息加密后發(fā)送，使數(shù)據(jù)更安全。
[0006] 此外，申請(qǐng)?zhí)枮?01510002562. 4、發(fā)明名稱為《用于無人機(jī)多機(jī)載設(shè)備同頻加密數(shù) 字化通信傳輸控制系統(tǒng)》的中國發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種用于無人機(jī)多機(jī)載設(shè)備同頻加密 數(shù)字化通信傳輸控制系統(tǒng)，包括機(jī)載端控制系統(tǒng)和地面端控制系統(tǒng)，所述機(jī)載端控制系統(tǒng) 包括第一數(shù)字無線加密傳輸模塊，所述地面端控制系統(tǒng)包括第二數(shù)字無線加密傳輸模塊， 本發(fā)明解決了現(xiàn)有無人機(jī)通信系統(tǒng)均未加密，采取簡單手段即可截獲或干擾，輕者致使地 面控制站無法正常與無人機(jī)通信，重者喪失對(duì)無人機(jī)飛行控制權(quán)的問題，提高無人機(jī)空地 通信安全性和保密性。
[0007] 但上述專利申請(qǐng)均沒有涉及無人機(jī)和地面站在建立數(shù)據(jù)鏈之前，如何確認(rèn)通信雙 方身份是否合法的解決方案，如何防止非法接入或者非法控制的問題。目前無人機(jī)應(yīng)用領(lǐng) 域大多采用單個(gè)地面站控制單架無人機(jī)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方式，地面站僅依靠通信頻段、發(fā)射 功率和可視范圍來判斷無人機(jī)是否受控，無法解決同一區(qū)域發(fā)射功率范圍內(nèi)多架無人機(jī)操 控安全以及超視距"接力"無人機(jī)控制的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種可配合鑒權(quán)通信機(jī)制的無人機(jī)與地面站及鑒權(quán)方 法，利用無人機(jī)、地面站、鑒權(quán)中心中存儲(chǔ)密鑰、數(shù)字證書及相應(yīng)的簽名算法，通過無人機(jī)與 地面站之間的鑒權(quán)交互消息以及遠(yuǎn)程鑒權(quán)中心驗(yàn)證，確保無人機(jī)和地面站的身份"合法"。
[0009] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0010] 一種可配合鑒權(quán)通信機(jī)制的無人機(jī)，包括第一通信數(shù)據(jù)傳輸模塊、第一鑒權(quán)消息 處理模塊、第一存儲(chǔ)模塊和第一時(shí)鐘模塊，所述第一鑒權(quán)消息處理模塊和所述第一通信數(shù) 據(jù)傳輸模塊、所述第一時(shí)鐘模塊能夠雙向通信，所述第一存儲(chǔ)模塊連接所述第一鑒權(quán)消息 處理模塊，其中，
[0011] 所述第一通信數(shù)據(jù)傳輸模塊適用于無人機(jī)與地面站之間的信息發(fā)送和接收；
[0012] 所述第一鑒權(quán)消息處理模塊適用于無人機(jī)中鑒權(quán)消息的解析和構(gòu)建；
[0013] 所述第一存儲(chǔ)模塊適用于至少存儲(chǔ)無人機(jī)證書；
[0014] 所述第一時(shí)鐘模塊利用無人機(jī)GPS裝置同步時(shí)鐘，記錄無人機(jī)鑒權(quán)請(qǐng)求時(shí)間。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種無人機(jī)鑒權(quán)方法，包括以下步驟：
[0016] (1)、所述無人機(jī)接收來自地面站發(fā)送的數(shù)據(jù)鏈鑒權(quán)激活消息；
[0017] (2)、所述無人機(jī)調(diào)用存儲(chǔ)的無人機(jī)證書，加入本地系統(tǒng)時(shí)間作為鑒權(quán)請(qǐng)求時(shí)間構(gòu) 建數(shù)據(jù)鏈鑒權(quán)請(qǐng)求消息并發(fā)送至所述地面站；
[0018] (3)、所述無人機(jī)接收所述地面站轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)鏈鑒權(quán)響應(yīng)消息，其中，所述數(shù)據(jù)鏈 鑒權(quán)響應(yīng)消息是通過所述地面站向鑒權(quán)中心發(fā)出身份鑒權(quán)請(qǐng)求后，所述鑒權(quán)中心對(duì)無人機(jī) 證書和地面站證書進(jìn)行鑒權(quán)后向地面站返回的身份鑒權(quán)響應(yīng)消息構(gòu)建而成；
[0019] (4)、所述無人機(jī)從所述數(shù)據(jù)鏈鑒權(quán)響應(yīng)消息中獲得鑒權(quán)結(jié)果，并根據(jù)所述鑒權(quán)結(jié) 果判定鑒權(quán)是否成功，如果成功，則判斷所述地面站身份合法；反之，拒絕所述地面站的控 制。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供了一種可配合鑒權(quán)通信機(jī)制的地面站，包括第 二通信數(shù)據(jù)傳輸模塊、第二鑒權(quán)消息處理模塊、第二存儲(chǔ)模塊、第二時(shí)鐘模塊，所述第二鑒 權(quán)消息處理模塊與所述第二通信數(shù)據(jù)傳輸模塊、第二時(shí)鐘模塊能夠雙向通信，所述第二存 儲(chǔ)模塊連接所述第二鑒權(quán)消息處理模塊，其中，
[0021] 所述第二通信數(shù)據(jù)傳輸模塊適用于地面站與無人機(jī)、鑒權(quán)中心之間的鑒權(quán)消息發(fā) 送和接收；
[0022] 所述第二鑒權(quán)消息處理模塊適用于地面站中鑒權(quán)消息的解析和構(gòu)建；
[0023] 所述第二存儲(chǔ)模塊至少存儲(chǔ)地面站證書；
[0024] 所述第二時(shí)鐘模塊利用地面站GPS裝置同步時(shí)鐘，記錄地面站鑒權(quán)請(qǐng)求時(shí)間。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，還提供了一種地面站鑒權(quán)方法，包括以下步驟：
[0026] (1)、所述地面站向無人機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)鏈鑒權(quán)激活消息；
[0027](2)、所述地面站接收所述無人機(jī)返回的數(shù)據(jù)鏈鑒權(quán)請(qǐng)求消息；
[0028] (3)、在所述數(shù)據(jù)鏈鑒權(quán)請(qǐng)求消息的基礎(chǔ)上，調(diào)用存儲(chǔ)的地面站證書構(gòu)建身份鑒權(quán) 請(qǐng)求消息并發(fā)送至鑒權(quán)中心；
[0029] (4)、所述地面站接收所述鑒權(quán)中心返回的身份鑒權(quán)響應(yīng)消息，所述身份鑒權(quán)響應(yīng) 消息包括所述鑒權(quán)中心對(duì)無人機(jī)證書和地面站證書進(jìn)行鑒權(quán)后得到的鑒權(quán)結(jié)果；
[0030] (5)、所述地面站在所述身份鑒權(quán)響應(yīng)消息的基礎(chǔ)上構(gòu)建數(shù)據(jù)鏈鑒權(quán)響應(yīng)消息并 轉(zhuǎn)發(fā)至所述無人機(jī)；
[0031] (6)、所述地面站獲得所述鑒權(quán)結(jié)果；
[0032] (7)、所述地面站根據(jù)所述鑒權(quán)結(jié)果判定鑒權(quán)是否成功，如果成功，則判定該無人 機(jī)身份合法；反之，拒絕控制所述無人機(jī)。
[0033] 本發(fā)明公開了一種可配合鑒權(quán)通信機(jī)制的無人機(jī)與地面站及鑒權(quán)方法，通過第三 方可信的鑒權(quán)中心給所述無人機(jī)和地面站頒發(fā)數(shù)字證書并進(jìn)行存儲(chǔ)，經(jīng)過無人機(jī)與地面站 之間的鑒權(quán)交互消息以及所述鑒權(quán)中心對(duì)無人機(jī)和地面站證書的驗(yàn)證，確保了無人機(jī)和地 面站的身份合法性。隨著無人機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域和飛行控制范圍的不斷擴(kuò)大，出現(xiàn)單地面站控制 多架無人機(jī)，或多地面站控制單架無人機(jī)的情況未來一定存在。該可配合鑒權(quán)通信機(jī)制的 無人機(jī)與地面站及鑒權(quán)方法可以實(shí)現(xiàn)無人機(jī)判斷地面站的"真?zhèn)?，同時(shí)地面站能夠"合法" 控制無人機(jī)，從而為無人機(jī)和地面站安全數(shù)據(jù)鏈傳輸打下基礎(chǔ)。
[0034] 上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠使得本發(fā)明的技術(shù)手段更加清楚 明白，達(dá)到本領(lǐng)域技術(shù)人員可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施的程度，并且為了能夠讓本發(fā)明 的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，下面以本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行舉例 說明。
【附圖說明】
[0035] 通過閱讀下文優(yōu)選的【具體實(shí)施方式】中的詳細(xì)描述，本發(fā)明各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處 對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。說明書附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的， 而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。顯而易見地，下面描述的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例， 對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得 其他的附圖。而且在整個(gè)附圖中，用相同的參考符號(hào)表示相同的部件。在附圖中：
[0036] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一的可配合鑒權(quán)通信機(jī)制的無人機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例二的無人機(jī)鑒權(quán)方法流程圖；
[0038] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例三的無人機(jī)鑒權(quán)方法流程圖；
[0039] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例四的可配合鑒權(quán)通信機(jī)制的地面站結(jié)構(gòu)示意圖； [0040] 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例五的地面站鑒權(quán)方法流程圖；
[0041] 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例六的地面站鑒權(quán)方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042] 下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的具體實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本發(fā)明的 具體實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限 制。相反，提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本發(fā)明，并且能夠?qū)⒈景l(fā)明的范圍完整 的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
[0043] 需要說明的是，在說明書及權(quán)利要求當(dāng)中使用了某些詞匯來指稱特定組件。本領(lǐng) 域技術(shù)人員應(yīng)可以理解，硬件制造商可能會(huì)用不同名詞來稱呼同一個(gè)組件。本說明書及權(quán) 利要求并不以名詞的差異來作為區(qū)分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來作為區(qū)分 的準(zhǔn)則。如在通篇說明書及權(quán)利要求當(dāng)中所提及的"包含"或"包括"為一開放式用語，故 應(yīng)解釋成"包含但不限定于"。說明書后續(xù)描述為實(shí)施本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，然所述描述 乃以說明書的一般原則為目的，并非用以限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附 權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
[0044] 為便于對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的理解，下面將結(jié)合附圖以幾個(gè)具體實(shí)施例為例做進(jìn)一步 的解釋說明，且各個(gè)附圖并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定。
[0045] 無人駕駛飛機(jī)簡稱"無人機(jī)"，英文縮寫為"UAV"，是利用無線電遙控設(shè)備和自備的 程序控制裝置操縱的不載人飛機(jī)。從技術(shù)角度定義可以分為：無人直升機(jī)、無人固定翼機(jī)、 無人多旋翼飛行器、無人飛艇、無人傘翼機(jī)等。
[0046] 本發(fā)明實(shí)施例中優(yōu)選的無人機(jī)為多旋翼無人機(jī)（或稱為多旋翼飛行器），可以是 四旋翼、六旋翼及旋翼數(shù)量大于六的無人機(jī)。優(yōu)選的，機(jī)身由碳纖維材料制成，在滿足較高 使用強(qiáng)度和剛度的前提下，可大幅減輕機(jī)身的重量，從而降低多旋翼無人機(jī)的動(dòng)力需求以 及提高多旋翼無人機(jī)的機(jī)動(dòng)性。當(dāng)然，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，機(jī)身還可以由塑料或者 其他任意使用的材料制成。機(jī)身上設(shè)有多個(gè)相對(duì)于所述機(jī)身中的對(duì)稱平面呈對(duì)稱分布的 漿臂，每一個(gè)漿臂遠(yuǎn)離所述機(jī)身的一端設(shè)有槳葉組件，所述槳葉組件包括安裝在所述漿臂 上的電機(jī)和連接在所述電機(jī)的輸出軸上的槳葉，每一片槳葉的旋轉(zhuǎn)軸線均位于同一圓柱面 上。
[0047] 從消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)的需求以及用戶對(duì)于飛行拍攝的操縱便利性的發(fā)展趨勢(shì)來看，本發(fā) 明技術(shù)方案的飛行拍攝設(shè)備主要是指小、微型多旋翼無人機(jī)，這種無人機(jī)體積小、成本低、 飛行穩(wěn)定性較好，飛行拍攝成本低等。本發(fā)明使用的飛行器，典型的以四軸多旋翼飛行器為 代表。并且，這種飛行器已經(jīng)開始廣泛用于航拍、空中作業(yè)、物流等領(lǐng)域。
[0048] 本發(fā)明下述實(shí)施例中，所述無人機(jī)和地面站之間的身份鑒權(quán)，是利用存儲(chǔ)于無人 機(jī)和地面站通信設(shè)備里的密鑰和數(shù)字證書，保證密鑰不在空中接口上傳輸，以達(dá)到身份鑒 權(quán)的安全性。無人機(jī)和地面站鑒權(quán)的目的是為了防止