專利名稱：一種基于gnss的時變加密通信方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種GNSS定位通信領域，尤其涉及一種基于GNSS的時變加密通信方法。
背景技術：
GNSS是世界各國全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的總稱。目前，GNSS包含了美國的GPS、俄羅斯的 GLONASS、中國的BD2、歐盟的Galileo系統(tǒng)。
國際上提出的GNSS系統(tǒng)的設想，在各國衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)的基礎上，實現(xiàn)統(tǒng)一的GNSS 系統(tǒng)，使GNSS成為全人類的共有資源，GNSS從一問世起，就不是一個單一星座系統(tǒng)，而 是一個包括GPS、 GL0NASS、 BD2、 Galileo等在內的綜合星座系統(tǒng)。GNSS系統(tǒng)中GPS系統(tǒng) 即全球定位系統(tǒng)是美國國防部批準的陸?？杖娐?lián)合研制而成的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，GLONASS 全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)是由前蘇聯(lián)，現(xiàn)由俄羅斯國防部獨立研制和控制的第二代軍用衛(wèi)星導航 系統(tǒng)，BD2即中國開發(fā)的北斗二代衛(wèi)星定位系統(tǒng)，可以稱為中國的GPS，其原理跟美國的 GPS2.5代類似，Galileo系統(tǒng)是1999年歐洲提出"伽利略計劃"所實現(xiàn)的定位系統(tǒng)。
GNSS系統(tǒng)可為全球海陸空以及近地空間的各種軍、民用戶全天候、連續(xù)地提供高精度 的三維位置、三維速度和時間信息，在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位的能力。 GNSS信號除了提供用戶所在地理位置的精確經度、緯度、高度、速度、時間等信息之外， 同時提供周期為ls的精確時鐘信息，利用它可以使GNSS定位系統(tǒng)的發(fā)送端和接收端相對 衛(wèi)星同時得到時間信息而達到同步。在此基礎上，本文提出了一種以GNSS時間信息(曰 期/時間)為密鑰的加密方法，發(fā)送端和接收端同時獲得時間密鑰，且此密鑰隨時間變化, 故基于GNSS的時變加密方法是一種實時加密方法，屬于對稱加密的一種，尤其適用于基 于TDMA時分多址的GNSS系統(tǒng)。
TDMA時分多址是把時間分割成周期性的幀，每一個幀再分割成若干個時隙向基站發(fā)送信號，在滿足定時和同步的條件下，基站可以分別在各時隙中接收到各移動終端的信號
而不混擾，此時加密解密密鑰為幀周期起始時刻。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于GNSS的時變加密通信方法，使用該方法可以實現(xiàn)GNSS 通信數(shù)據的發(fā)送端時變加密和接收端時變解密，即以GNSS精確時間信息為加密密鑰定制 加密運算對原始明文進行加密，例如以時間信息(日期、時間、日期+時間)為參數(shù)將數(shù) 據按字節(jié)分組進行左/右循環(huán)移位；或將時間與預先設置的標準時間(如1900年1月1曰 00: 00: 00或2000年1月1日00: 00: 00)相減獲得的秒數(shù)差值為參數(shù)將數(shù)據按字節(jié)分 組左/右循環(huán)移位等等，在接收端以同樣的時間信息為解密密鑰進行逆運算解密，得到原 始明文，實現(xiàn)對信息的保密傳遞。該方法尤其適用于基于TDMA時分多址的GNSS系統(tǒng)，其 加密解密密鑰為TDMA系統(tǒng)每幀周期起始時刻。
由于GNSS時間信息的時變性，使得密鑰實時有效或周期內有效，加之加密運算多樣 化，大大增加了此加密方法的實時性、防破解和防干擾性。
一種基于GNSS的時變加密通信方法，包括以下步驟-
(1) 系統(tǒng)中發(fā)送端和接收端均接有GNSS天線，通過天線接收GNSS衛(wèi)星信號；
(2) 發(fā)送端和接收端均通過各自處理器解析GNSS信號，解析出GNSS信號中的時間
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(3) 發(fā)送端和接收端均以GNSS信號中時間信息調整各自系統(tǒng)時鐘，使得整個通信系 統(tǒng)達到同步；
(4) 采用GNSS信號中時變的時間信息如日期、時間或日期+時間為密鑰，定制加密 運算，密鑰隨時間變化而不同，且發(fā)送端和接收端同時獲得該時變密鑰；
(6) 發(fā)送端處理器結合時間密鑰和加密運算對原始明文進行加密處理獲得加密密文；
(7) 發(fā)送端將此密文通過有線或無線傳輸至接收端；
(8) 接收端處理器以同樣的時間密鑰對密文進行逆運算解密，得到原始明文；
(9) 基于GNSS的時變加密解密通信過程結束。本發(fā)明的特點是1、 基于GNSS的定位導航系統(tǒng)發(fā)送端和接收端同步，以GNSS信號中的時間信息(日 期、時間、曰期+時間)為加密密鑰；2、 對于發(fā)送端和接收端，GNSS信號的時間信息同時可得，即密鑰同步獲得。3、 GNSS信息中的時間信息為時變信息，即GNSS時間密鑰為時變密鑰。4、 該方法尤其適用于基于TDMA時分多址的GNSS系統(tǒng)，其加密解密密鑰為TDMA系統(tǒng) 每幀周期起始時刻。5、 以時變密鑰和加密運算加密的密文實時有效，對于TDMA系統(tǒng)該幀周期內有效。


圖l是本發(fā)明工作流程圖。 圖中data表示原始明文，key表示加密密鑰，這里key為GNSS時間信息(日期、時間、日期+時間)。 algorythm為加密算法，例如以時間信息(日期、時間、日期+時間)為參數(shù)將數(shù)據按字節(jié)分組進行左/右循環(huán)移位；或將時間與預先設置的標準時間(如1900年1月1日00:00: 00或2000年1月1日00: 00: 00)相減獲得的秒數(shù)差值為參數(shù)將數(shù)據按字節(jié)分組左/右循環(huán)移位等。ldatal表示加密后的密文。
具體實施方式
-一種基于GNSS的時變加密通信方法，如圖l所示，其特征是，包括以下步驟-(1) 系統(tǒng)中發(fā)送端和接收端均接有GNSS天線，通過天線接收GNSS衛(wèi)星信號；(2) 發(fā)送端和接收端均通過各自處理器解析GNSS信號，解析出GNSS信號中的時間 信息；如GPS信息格式為$GPRMC， 012050. 4, A, 3640. 3863, N， 11703. 1660， E， 0000. 0, 000, 231007, ， E*67 其有效信息即為兩個"，"之間的信息，其解析例程如下<formula>formula see original document page 6</formula>其他GNSS系統(tǒng)中的數(shù)據解析與之相仿。(3) 發(fā)送端和接收端均以GNSS信號中時間信息調整各自系統(tǒng)時鐘，使得整個通信系 統(tǒng)達到同步；(4) 采用GNSS信號中時變的時間信息(日期、時間、日期+時間)為密鑰(對TDMA 系統(tǒng)為每幀周期起始時刻)定制加密運算。首先，密鑰隨時間變化而不同，且發(fā)送端和接 收端同時獲得該時變密鑰；其次，加密運算可多種多樣，例如以時間信息(日期、時間、 日期+時間)為參數(shù)將數(shù)據按字節(jié)分組進行左/右循環(huán)移位；或將時間與預先設置的標準時 間(如1900年1月1日00: 00: 00或2000年1月1日00: 00: 00)相減獲得的秒數(shù)差 值為參數(shù)將數(shù)據按字節(jié)分組左/右循環(huán)移位等；(6) 發(fā)送端處理器結合時間密鑰和加密運算對原始明文進行加密處理獲得加密密文，可通過軟件編程實現(xiàn)，循環(huán)左移加密過程例程如下- <formula>formula see original document page 7</formula> M為信息明文長度{ if(i%6 != 0) RRE一讓=(RRE[i%6-l])%8; else RRE一num = RRE[5]%8; RRE—low—bit = data—send[i]》(8誦RRE一num); RRE一higlilbit = data一send[i]《RRE一num; datajend[i〗=RRE jigh一bh | RRE一Tow一bit; RR^num = 'O'; }其他加密過程實現(xiàn)方式與之相仿。(7) 發(fā)送端將此密文通過無線傳輸至接收端；(8) 接收端處理器以同樣的時間密鑰(對TDMA系統(tǒng)為每幀周期起始時刻)對密文進 行逆運算解密，得到原始明文；(9) 基于GNSS的時變加密解密通信過程結束。
權利要求
1、一種基于GNSS的時變加密通信方法，其特征在于，包括以下步驟(1)系統(tǒng)中發(fā)送端和接收端均接有GNSS天線，通過天線接收GNSS衛(wèi)星信號；(2)發(fā)送端和接收端均通過各自處理器解析GNSS信號，解析出GNSS信號中的時間信息；(3)發(fā)送端和接收端均以GNSS信號中時間信息調整各自系統(tǒng)時鐘，使得整個通信系統(tǒng)達到同步；(4)采用GNSS信號中時變的時間信息如日期、時間或日期+時間為密鑰，定制加密運算，密鑰隨時間變化而不同，且發(fā)送端和接收端同時獲得該時變密鑰；(6)發(fā)送端處理器結合時間密鑰和加密運算對原始明文進行加密處理獲得加密密文；(7)發(fā)送端將此密文通過有線或無線傳輸至接收端；(8)接收端處理器以同樣的時間密鑰對密文進行逆運算解密，得到原始明文；(9)基于GNSS的時變加密解密通信過程結束。
全文摘要
一種基于GNSS的時變加密通信方法，包括以下步驟(1)系統(tǒng)中發(fā)送端和接收端均接有GNSS天線，通過天線接收GNSS衛(wèi)星信號；(2)發(fā)送端和接收端均通過各自處理器解析GNSS信號，解析出GNSS信號中的時間信息；(3)發(fā)送端和接收端均以GNSS信號中時間信息調整各自系統(tǒng)時鐘，使得整個通信系統(tǒng)達到同步；(4)采用GNSS信號中時變的時間信息如日期、時間或日期+時間為密鑰，定制加密運算，密鑰隨時間變化而不同，且發(fā)送端和接收端同時獲得該時變密鑰；(6)發(fā)送端處理器結合時間密鑰和加密運算對原始明文進行加密處理獲得加密密文；(7)發(fā)送端將此密文通過有線或無線傳輸至接收端；(8)接收端處理器以同樣的時間密鑰對密文進行逆運算解密，得到原始明文。
文檔編號H04L9/08GK101299662SQ200810016939
公開日2008年11月5日 申請日期2008年6月23日 優(yōu)先權日2008年6月23日
發(fā)明者張傳香, 張德敬, 李長慶, 邢建平, 邱雪梅 申請人:山東大學