[发明专利]一种无人船异构链路多尺度数据安全重构系统

说明书

本发明提供一种无人船异构链路多尺度数据安全重构系统，包括无人水面艇和地面移动指控中心，无人水面艇和地面移动指控中心通过通信设备搭建起的通信链路进行船岸信息的交互。该系统通过北斗系统、公众移动通信系统4G/5G信号的切换、900MHz跳频电台通信、自组网电台等系统，将船端的状态信息、音频信息、图像信息、视频信息传输到岸端；将岸端的控制指令、音频信息等传输到船端，实现船岸信息的交互；使用多链路异构通信，彼此相互独立，判断信道质量，利用负载均衡算法给定信道优先级进行通信；利用内插外推法，将传感器采样数据进行时间配准，做到时间的一致性。利用DES和MD5混合加密方法对船岸交互信息进行数据重构和安全加密，实现数据可靠和安全交互。

技术领域

本发明涉及无人水面艇技术领域，具体而言，尤其涉及一种无人船异构链路多尺度数据安全重构系统。

背景技术

随着物联网、大数据、云计算、人工智能等新理念、新技术的突飞猛进，船舶自动化水平不断提高，无人驾驶船舶的实现有了科技支撑，使得无人驾驶船舶航行于全球有了实现的可能性。

从目前调研结果来看，无人机、无人车、电力系统等在无人系统、远程监控、信息交互、多链路异构融合等方向都有着很好的发展。对于电力系统中异构网络的多链路并行传输可以自动选择最优网络数据进行数据的传输，保障了电力系统不间断的工作。在无人机无人车系统中，多传感器的融合为无人机无人车的定位与建图提供了可靠性，能获取到周围的环境信息，进行合理的避障与行驶。

无人水面艇相较于其他无人系统发展滞后，不过无人系统在很多层面上，尤其是在自动化学科领域有很多共通点，因此无人水面艇可在其他无人系统研究成果的基础上，根据所面临的特殊挑战(如海洋环境、船体模型等)进行开创性研究。在美国和以色列这两个当今世界上无人水面艇技术最先进的国家,无人水面艇的发展在很大程度上得益于其无人机、无人地面车辆和无人潜航器等无人系统上的优势。

无人驾驶船舶的关键技术之一是船岸信息交互的准确性、可靠性、实时性、安全性和低成本。为应对复杂多变的海上环境，无人驾驶船舶对海上通信系统的高宽带、高可靠性，低延时、低成本等提出了更高要求。无人水面艇要通过自身所携带的导航设备与船载传感器实现自主导航，目前，对于如何实现无人水面艇多种通信信息的分类，实现导航设备的时间一致性的多尺度信息融合，如何实现船岸信息交互，如何保障船岸之间的交互信息能够安全有效实时的传输，是无人艇开发设计的重点和难点。

从目前调研情况来看，对于如何解决无人水面艇在远程监控、信息交互等方面的问题，有人提出了利用GPS定位系统提供状态信息，利用TCP/IP网络通信技术与云服务器等进行数据通信与数据的存储，设计了一整套全自动无人船的远程实时智能监控系统，在确保硬件功能模块能够满足系统需求的前提下，对整个远程监控系统进行了联合试验，结果表明，该系统能够实时、有效地对无人船进行远程监测和控制。但存在的不足是：1.单一的一套定位系统容易发生故障而导致无人船状态信息丢失2.单一的通信链路不能保障传输的可靠性。

也有人对船岸信息交互设计了一套多网融合和数据通信的方案，主要针对4G与北斗短报文各自的优缺点进行分析，进行通信链路的垂直切换，经试验达到了预期的效果，该系统能够通过无线通信的方式将无人艇的各种数据实时传回岸基，并可以响应岸基工作人员的实时控制指令，实现岸基与无人艇的远程信息交互。存在的不足是：北斗短报文传输信息有一分钟只能传输78个字节的特性，因此传输数据具有局限性，不能很好的解决负载均衡问题。

目前技术存在的缺陷：

(1)在军工领域，对于船岸之间控制指令的传输要求高保密性、高安全性、高可靠性和防劫持等特点，但目前船岸通信网络配置的防火墙等安全防护措施十分容易被破解，这导致船岸交互的通信系统时刻面临着被攻击的危险。

(2)一种定位模块若失灵，则状态信息会丢失，无法保障信息的可靠性，因此应利用多种导航设备，包括惯导、卫导、雷达等，保障状态信息的实时可靠。