基于位置数据加密的环形穿梭车调度方法及调度系统技术方案

本发明专利技术涉及信息安全传输技术领域，是一种基于位置数据加密的环形穿梭车调度方法及调度系统，前者包括S1：采集穿梭车位置数据信息，对位置数据预处理；S2：对穿梭车的位置数据明文进行加密保护；S3：位置信息验证：使用消息认证方法对环形穿梭车接收到的待执行调度任务的位置信息进行验证消息认证；S4：环形穿梭车的调度执行及数据的有效反馈：利用环形穿梭车调度系统进行调度任务的分配和执行操作。本发明专利技术通过加密、解密、验证3个过程能够有效地传输环形穿梭车待执行调度任务位置信息，并对新一轮的调度提供安全、有效的位置数据，对篡改或伪造过的位置信息或者错误传输的位置信息进行及时反馈和阻拦，保证调度系统的运行机制。

Round Shuttle Vehicle Scheduling Method and System Based on Location Data Encryption

【技术实现步骤摘要】
基于位置数据加密的环形穿梭车调度方法及调度系统
本专利技术涉及信息安全传输
，是一种基于位置数据加密的环形穿梭车调度方法及调度系统。
技术介绍
近年来，随着物流业与计算机信息技术的进一步结合、升级，物流业取得了飞速地发展，现代企业规模的不断扩大，同时也使得物流行业竞争日益加剧，市场对企业物流系统提出新的要求。自动化立体仓库作为一种集仓储、信息、管理等功能于一体的高度人性化的物流系统，在大中型生产型企业的日常经营中占据着非常关键的地位。其中，环形穿梭车作为转运货物的重要的一环已广泛应用于自动化立体仓库项目，并以其快速、准确的特点逐步获得广大用户的认可。作为调度系统运行的纽带和桥梁，环形穿梭车的良好运行对于保障自动化仓库的正常运行起着至关重要的作用。环形穿梭车通常为单轨形式，由往复式穿梭车发展而来，轨道在平面内呈闭环布置，穿梭车沿轨道单向运行即顺时针或逆时针方向运行，其行车轨道上可以同时运行多台穿梭车，从而改善了往复式穿梭车输送能力有限的缺点。目前，实现环形穿梭车准确到达待执行调度任务的取货或卸货位置的方式是通过在穿梭车行走轮上安装条形码阅读器，环形轨道上安装条码带。环形穿梭车行走轮按照轨道既定的方向运行并不断阅读、识别、判断轨道上的条形码与环形穿梭车接收到的调度任务的位置条形码信号是否一致来实现定位。环形穿梭车在接收的调度任务位置信号的过程中，存在的一个问题就是如果有网络攻击者对环形穿梭车调度的位置信息进行有意篡改和伪造，使环形穿梭车在阅读、识别、判断条形码的过程中不能及时判断调度任务待执行的位置信息是否是完整、有效的。一旦环形穿梭车的待执行调度任务位置信息失真，环形穿梭车就不能够将需要传送或卸载的货物送到其实际应该到的位置，从而使传送货物的信息发生错误，影响下一轮新的调度任务的分配和执行，混乱调度系统的运行机制，降低调度系统的运行效率。
技术实现思路
本专利技术提供了基于位置数据加密的环形穿梭车调度方法及调度系统，克服上述现有技术之不足，其能有效解决环形穿梭车执行调度任务的位置定位过程中，存在定位计算时间复杂度高、环形穿梭车对待执行调度任务的位置信息易出错，判断精度低的问题。本专利技术的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种基于位置数据加密的环形穿梭车调度方法,包括以下步骤：S1：使用两种不同的采集方式采集穿梭车位置数据，对位置数据预处理：采集穿梭车的加速度、速度、运动轨迹数据，分析出环形穿梭车的位置数据，包括相对位置m1、一次实际位置m2；利用指纹定位系统采集环形穿梭车的二次实际位置数据m3；分别对环形穿梭车的相对位置m1、一次实际位置m2以及二次实际位置数据m3进行优化处理；S2：位置数据加密处理：对穿梭车的位置数据明文进行加密保护；S3：位置数据验证：使用消息认证方法对环形穿梭车接收到的待执行调度任务的位置信息进行验证消息认证；S4：环形穿梭车的调度执行及数据的有效反馈：利用环形穿梭车调度系统进行调度任务的分配和执行操作。下面是对上述专利技术技术方案的进一步优化或/和改进：上述S1中，采集穿梭车的位置数据信息，包括：Step1：利用速度传感器、加速度传感器检测穿梭车的运行轨迹信息；Step2：通过重力传感器和陀螺仪计算出穿梭车与行车轨道之间的航向角；Step3：获取环形穿梭车的一次实际位置数据m2；Step4：计算得到穿梭车与道口的相对位置m1，为调度任务的分配提供数值依据。上述S1中，对环形穿梭车的相对位置m1、一次实际位置m2以及二次实际位置数据m3进行优化处理，具体步骤如下：Step1：采集穿梭车行车轨道上所有点的位置坐标，包括道口相对行车轨道的位置坐标和穿梭车在行车轨道上的相对位置坐标；Step2：定义实际位置数据的绝对误差限定为ε1，相对位置数据的绝对误差限定为ε2；Step3：选取满足限制条件的一次实际位置数据m2和二次实际位置数据m3，即通过定位出来的一次实际位置数据m2、二次实际位置数据m3之间的绝对误差限在设定的ε1范围之内，限制条件：|m2-m3|＜ε1(1)Step4：对满足误差范围的一次实际位置数据m2、二次实际位置数据m3进行加权操作，优化实际位置数据M1,M1＝a2m2+a3m3(2)其中，a2、a3分别表示一次实际位置数据m2、二次实际位置数据m3的对应系数，且a2＝a3＝1/2；Step5：利用优化后的实际位置数据M1以及根据相对误差限定ε2，确定出与调度任务分配相关的相对位置m1'：(m1′/|M1|)＜ε2(3)Step6：调度任务的预估分配,结合调度任务分配结果进行环形穿梭车待执行调度任务位置数据打包处理，将该相对位置位置m1'通过与随机生成的随机数进行异或运算后，使之变成具有随机性的{0,1}*二进制字符串作为预处理得到的位置明文消息M。上述在S2中，穿梭车位置信息加密处理过程，包括加密阶段和解密阶段，加密阶段包括：Step1：定义一个三元组(G,E,D)，G代表密钥生成，E代表加密，D代表解密；Step2：计算密钥生成函数，生成公钥-私钥对：G(1k)＝S1(1k)＝(i，ti)，其中i代表公钥，ti代表私钥；Step3：加密过程的实现：设定义域陷门置换函数F＝{fi:Di→Di},一个硬核比特集B＝{Bi：Di→{0，1}}，位置明文M，加密函数E(i，M)其中，l＝|M|；Step4：随机选择一个r∈Di；Step5：计算出相关的数据：fi(r),fi2(r),···,fi1(r)(4)以及P＝Bi(r)Bi(fi(r))Bi(fi2(r))···Bi(fil-1(r))(5)通过硬核比特集生成的P是一个有l位长度的{0,1}l二进制串；Step6：输出密文解密阶段包括：已知位置密文c＝(M,a)(M,a)D＝(ti,c)，其中，|c|＝|M|+k|M|+kl＝|M′|；Step1：计算随机r，使得满足fil(r)＝a(7)通过陷门函数计算fi的逆函数：r＝fi-1(a)(8)Step2：通过计算得到r，按照加密过程中相同的方法计算，fi(r),fi2(r),···fil-1(r)(9)Step3：结合式9计算得到：P＝Bi(r)Bi(fi(r))Bi(fi2(r))···Bi(fil-1(r))(10)Step4：输出得到解密后的位置明文：上述S3中，位置信息验证阶段，利用消息认证方法对环形穿梭车接收到的待执行调度任务的位置信息进行验证，包括：Step1：定义一个三元组(K，MAC，VF)，其中K代表密钥，MAC代表消息认证码的生成函数，VF代表消息验证函数，公钥、密钥是随机生成的，M是位置信息{0,1}*二进制字符串，Tag是消息验证码；Step2：生成(M′，Tag′)对，包括：(1)位置数据明文M和消息认证码Tag利用进行公钥加密得到加密位置数据M'，将M'通过信道传输给接收方，即待执行调度任务的环形穿梭车；(2)接收方接收到加密位置数据M'，通过私钥解密得到位置数据明文M和消息认证码Tag，(3)利用解密得到的位置数据明文M和在密钥集中随机产生的密钥K，通过消息认证码生成函数MAC，生成消息认证码Tag′；Step3：结合(M′，Tag′)对和位置数据明文M，判断是否通过验证函数VF的验证，若是，输出1，通过验证，即M等于M'；若输出0，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于位置数据加密的环形穿梭车调度方法，其特征在于包括以下步骤：S1：使用两种不同的采集方式采集穿梭车位置数据，对位置数据预处理：采集穿梭车的加速度、速度、运动轨迹数据，分析出环形穿梭车的位置数据，包括相对位置m1、一次实际位置m2；利用指纹定位系统采集环形穿梭车的二次实际位置数据m3；分别对环形穿梭车的相对位置m1、一次实际位置m2以及二次实际位置数据m3进行优化处理；S2：位置数据加密处理：对穿梭车的位置数据明文进行加密保护；S3：位置数据验证：使用消息认证方法对环形穿梭车接收到的待执行调度任务的位置信息进行验证消息认证；S4：环形穿梭车的调度执行及数据的有效反馈：利用环形穿梭车调度系统进行调度任务的分配和执行操作。

【技术特征摘要】
1.一种基于位置数据加密的环形穿梭车调度方法，其特征在于包括以下步骤：S1：使用两种不同的采集方式采集穿梭车位置数据，对位置数据预处理：采集穿梭车的加速度、速度、运动轨迹数据，分析出环形穿梭车的位置数据，包括相对位置m1、一次实际位置m2；利用指纹定位系统采集环形穿梭车的二次实际位置数据m3；分别对环形穿梭车的相对位置m1、一次实际位置m2以及二次实际位置数据m3进行优化处理；S2：位置数据加密处理：对穿梭车的位置数据明文进行加密保护；S3：位置数据验证：使用消息认证方法对环形穿梭车接收到的待执行调度任务的位置信息进行验证消息认证；S4：环形穿梭车的调度执行及数据的有效反馈：利用环形穿梭车调度系统进行调度任务的分配和执行操作。2.根据权利要求1所述的基于位置数据加密的环形穿梭车调度方法，其特征在于S1中，采集穿梭车的位置数据，包括：Step1：利用速度传感器、加速度传感器检测穿梭车的运行轨迹信息；Step2：通过重力传感器和陀螺仪计算出穿梭车与行车轨道之间的航向角；Step3：获取环形穿梭车的一次实际位置数据m2；Step4：计算得到穿梭车与道口的相对位置m1，为调度任务的分配提供数值依据。3.根据权利要求2所述的基于位置数据加密的环形穿梭车调度方法，其特征在于S1中，对环形穿梭车的相对位置m1、一次实际位置m2以及二次实际位置数据m3进行优化处理，具体步骤如下：Step1：采集穿梭车行车轨道上所有点的位置坐标，包括道口相对行车轨道的位置坐标和穿梭车在行车轨道上的相对位置坐标；Step2：定义实际位置数据的绝对误差限定为ε1，相对位置数据的绝对误差限定为ε2；Step3：选取满足限制条件的一次实际位置数据m2和二次实际位置数据m3，即通过定位出来的一次实际位置数据m2、二次实际位置数据m3之间的绝对误差限在设定的ε1范围之内，限制条件：|m2-m3|<ε1(1)Step4：对满足误差范围的一次实际位置数据m2、二次实际位置数据m3进行加权操作，优化实际位置数据M1,M1＝a2m2+a3m3(2)其中，a2、a3分别表示一次实际位置数据m2、二次实际位置数据m3的对应系数，且a2＝a3＝1/2；Step5：利用优化后的实际位置数据M1以及根据相对误差限定ε2，确定出与调度任务分配相关的相对位置m1'：(m1′/|M1|)<ε2(3)Step6：调度任务的预估分配,结合调度任务分配结果进行环形穿梭车待执行调度任务位置数据打包处理，将该相对位置位置m1'通过与随机生成的随机数进行异或运算后，使之变成具有随机性的{0,1}*二进制字符串作为预处理得到的位置明文消息M。4.根据权利要求1至3任一项所述的基于位置数据加密的环形穿梭车调度方法，其特征在于S2中，穿梭车位置信息加密处理过程，包括加密阶段和解密阶段，加密阶段包括：Step1：定义一个三元组(G,E,D)，G代表密钥生成，E代表加密，D代表解密；Step2：计算密钥生成函数，生成公钥-私钥对：G(1k)＝S1(1k)＝(i，ti)，其中i代表公钥，ti代表私钥；Step3：加密过程的实现：设定义域陷门置换函数F＝{fi:Di→Di},一个硬核比特集B＝{Bi：Di→{0，1}}，位置明文M，加密函数E(i，M)其中，l＝|M|；Step4：随机选择一个r∈Di；Step5：计算出相关的数据：fi(r),fi2(r),…,fi1(r)(4)以及P＝Bi(r)Bi(fi(r))Bi(fi2(r))…Bi(fil-1(r))(5)通过硬核比特集生成的P是一个有l位长度的{0,1}l二进制串；Step6：输出密文解密阶段包括：已知位置密文c＝(M,a)(M,a)D＝(ti,c)，其中，|c|...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永超，段志尚，张娟，刘超，宋秩行，姚婷，李发亮，潘红伟，
申请(专利权)人：国网新疆电力有限公司电力科学研究院，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆,65