基于区块链的低空安全控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于区块链的低空安全控制方法及系统，系统包括低空飞行器设备、CA中心和边缘服务器；在边缘服务器上设置工具模块、核心模块以及智能合约模块。当低空飞行器发射移动请求或者起飞请求后，边缘服务器接收到低空飞行器移动请求，并在网络中发出一笔指向智能合约的交易，智能合约判断是否符合移动或起飞的条件并返回给低空飞行器。本发明专利技术安全性程度高，利用新兴的区块链技术进行安全管控，低空智联网中的数据共享、安全认证更加便利，基于智能合约的方法，可自动执行并可扩展性更高。性更高。性更高。

【技术实现步骤摘要】
基于区块链的低空安全控制方法及系统


[0001]本专利技术属于低空飞行器安全
，特别是涉及一种基于区块链的低空安全控制方法及系统。

技术介绍

[0002]低空智联网是指在低空空域融合运用网络化、数字化和智能化技术构建的智能化数字网络体系，是推进低空产业化发展最重要的基础设施。目前针对低空智联设备在飞行控制、身份认证、数据传输、风险管控等方面的管控的研究，主要集中在低空飞行器交通管理策略、态势感知、入侵检测、数据交换、认证等方面。
[0003]针对无人机交通管理策略方面，国际民航组(ICAO)从顶层概念层面确立了民用无人机需要针对2类运行场景采取不同管理方式，一是与现行有人机融合运行，以RPAS为代表，二是与现行有人机隔离运行，以轻小型无人机为代表；无人机规章制定联合体(JARUS)提出特许运行风险评估方法，基于核心事件来进行风险源分析、从而降低事故后果和预防事故发生的概率；美国UTM框架将运行概念拓展到真高400英尺以下的管制空域，描述了更加复杂的BVLOS飞行场景；欧洲U
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space运行概念目前聚焦在民用无人机超低空运行场景，根据提供服务的区别，细分为X、Y、Z空域，X空域不提供任何冲突解决服务，Y空域是在飞行前提供冲突解决服务，Z空域是在飞行前和飞行中均提供冲突解决服务。国内，西北工业大学航空学院无人机特种技术国家级重点实验室从无人机设计与起降技术验证、太阳能无人机设计与验证技术、攻击型无人机制导及其实验验证技术以及无人机隐身测试技术等方面进行了研究。
[0004]然而，现有的技术仍存在一些问题：首先，难以形成统一的安全管控的策略标准体系；低空智联网涵盖了无人机、飞艇、热气球等多种低空飞行设备，协调管控对象多元化，进而导致管控策略复杂，难以形成统一的标准体系，同时不同厂家的产品也存在多元化特点，在协同管控方面，缺乏统一的策略、标准和平台。其次，难以数据共享、安全认证；当前多个较大规模的低空飞行设备生产厂商，结合自身的产品特色，设计了各自的管控平台，这些平台缺乏统一的技术标准，也难以实现数据共享、安全认证等服务。另外，现有方法的可扩展性不高；当前异构低空飞行器产生的多元复杂策略具有类别多样，需求差异大，数据多模态，数据更新快等特征，策略、标准的可扩展性需要极高。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术的缺陷，本专利技术实施例的目的在于提供一种基于区块链的低空安全控制方法及系统，以实现各低空飞行设备之间的数据共享和安全认证，并解决现有技术无法跨平台，可扩展性较差的问题。
[0006]本专利技术实施例通过如下技术方案来解决现有技术无法跨平台及可扩展性较差的问题，并实现各低空飞行设备之间的数据共享和安全认证：基于区块链的低空安全控制系统，包括：
[0007]低空飞行器设备：用于采集数据，并通过非对称加密技术对信息进行加密和验证，将任务请求发送至边缘服务器；
[0008]CA中心：用于对公钥体系中公钥的合法性检验，并对参与低空安全管控系统中的所有设备发送和管理数字证书；
[0009]边缘服务器：用于生成公钥对并向CA中心申请数字证书；利用返回值形成返回信息发送给低空飞行器设备；所述边缘服务器包括搭载了基于区块链的安全管控平台。
[0010]进一步的，所述基于区块链的安全管控平台，包括：
[0011]工具模块：用于核心模块与智能合约模块实现存储、处理和传输数据功能；
[0012]核心模块：用于实现智能合约模块发布的区块链交易；包括完整的区块链核心系统；
[0013]智能合约模块：用于构建智能合约交易，并将该交易发布在核心模块中。
[0014]进一步的，所述工具模块封装了数字签名与签名验证功能、消息摘要功能、字节编码工具、编码解码工具、文件操作工具、Json字符串工具、数据库操作工具、日志文件工具、网络工具类，同时封装了默克尔树结构，每个节点都由标有一个数据块的加密哈希值。
[0015]进一步地，所述核心模块包括网络核心；
[0016]其中，网络核心包括：本地核心、种子节点初始化器、节点搜寻器、节点广播器、区块链高度搜索器、区块链高度广播器、区块搜寻器、区块广播器、未确认交易搜索器；
[0017]其中，本地核心包括：区块链数据库、未确认交易数据库、构建区块。
[0018]进一步的，所述智能合约模块包括：
[0019]合约层：用于提供智能合约开发的语言与代码库，以及与区块链交互的必要API；
[0020]编译层：用于将合约代码编译为虚拟机能执行的字节码；
[0021]注入层：用于在合约执行前给合约字节码注入组件；
[0022]执行层：检查合约的执行权限，创建沙箱环境并分配资源，使用解释器运行合约字节码。
[0023]本专利技术的另一目的在于提供一种基于区块链的低空安全控制方法，以实现低空飞行器设备统一的安全控制标准体系：
[0024]所述控制方法包括低空飞行器安全起飞控制方法及低空飞行器安全空域控制方法：
[0025]其中，低空飞行器安全起飞控制方法包括以下步骤：
[0026]S11、所有低空飞行器设备、边缘服务器生成各自公钥对，并向CA中心申请响应证书；
[0027]S12、低空飞行器向所属区域的边缘服务器发送一个起飞请求；
[0028]S13、边缘服务器通过工具模块对任务请求进行验证；验证通过后执行任务请求中的任务内容，生成一个指向起飞智能合约地址的交易；
[0029]S14、起飞智能合约对交易进行响应，向边缘服务器输出返回值；
[0030]S15、边缘服务器通过核心模块根据返回值生成返回信息并发送给低空飞行器设备；
[0031]S16、低空飞行器设备收到返回信息后，对其进行验证；验证通过后，根据返回信息执行相应操作；
[0032]其中，低空飞行器安全空域控制方法包括以下步骤：
[0033]S21、所有低空飞行器设备、边缘服务器生成各自公钥对，并向CA中心申请响应证书；
[0034]S22、低空飞行器向所属区域的边缘服务器发送一个移动请求；
[0035]S23、边缘服务器通过工具模块对任务请求进行验证；验证通过后执行任务请求中的任务内容，生成一个指向移动智能合约地址的交易；
[0036]S24、移动智能合约对交易进行响应，向边缘服务器输出返回值，或继续生成一个指向空域管控智能合约地址的交易，并触发空域管控智能合约，由空域管控智能合约向边缘服务器输出返回值；
[0037]S25、边缘服务器通过网络核心模块根据返回值生成返回信息并发送给低空飞行器设备；
[0038]S26、低空飞行器设备收到返回信息后，对其进行验证；验证通过后，根据返回信息执行相应操作。
[0039]进一步的，所述低空飞行器发送的任务请求包括任务编号、任务内容、低空飞行器的签名、低空飞行器的证书；返回信息包括任务编号、任务内容、返回值、边缘服务器的签名、边缘服务器的证书。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于区块链的低空安全控制系统，其特征在于，包括：低空飞行器设备：用于采集数据，并通过非对称加密技术对信息进行加密和验证，将任务请求发送至边缘服务器；CA中心：用于对公钥体系中公钥的合法性检验，并对参与低空安全管控系统中的所有设备发送和管理数字证书；边缘服务器：用于生成公钥对并向CA中心申请数字证书；利用返回值形成返回信息发送给低空飞行器设备；所述边缘服务器包括搭载了基于区块链的安全管控平台。2.根据权利要求1所述的基于区块链的低空安全控制系统，其特征在于，所述基于区块链的安全管控平台，包括：工具模块：用于核心模块与智能合约模块实现存储、处理和传输数据功能；核心模块：用于实现智能合约模块发布的区块链交易；包括完整的区块链核心系统；智能合约模块：用于构建智能合约交易，并将该交易发布在核心模块中。3.根据权利要求2所述的基于区块链的低空安全控制系统，其特征在于，所述工具模块封装了数字签名与签名验证功能、消息摘要功能、字节编码工具、编码解码工具、文件操作工具、Json字符串工具、数据库操作工具、日志文件工具、网络工具类，同时封装了默克尔树结构，每个节点都由标有一个数据块的加密哈希值。4.根据权利要求2所述的基于区块链的低空安全控制系统，其特征在于，所述核心模块包括网络核心；其中，网络核心包括：本地核心、种子节点初始化器、节点搜寻器、节点广播器、区块链高度搜索器、区块链高度广播器、区块搜寻器、区块广播器、未确认交易搜索器；其中，本地核心包括：区块链数据库、未确认交易数据库、构建区块。5.根据权利要求2所述的基于区块链的低空安全控制系统，其特征在于，所述智能合约模块包括：合约层：用于提供智能合约开发的语言与代码库，以及与区块链交互的必要API；编译层：用于将合约代码编译为虚拟机能执行的字节码；注入层：用于在合约执行前给合约字节码注入组件；执行层：检查合约的执行权限，创建沙箱环境并分配资源，使用解释器运行合约字节码。6.一种基于区块链的低空安全控制方法，其特征在于，包括低空飞行器安全起飞控制方法及低空飞行器安全空域控制方法：其中，低空飞行器安全起飞控制方法包括以下步骤：S11、所有低空飞行器设备、边缘服务器生成各自公钥对，并向CA中心申请响应证书；S12、低空飞行器向所属区域的边缘服务器发送一个起飞请求；S13、边缘服务器通过工具模块对任务请求进行验证；验证通过后执行任务请求中的任务内容，生成一个指向起飞智能合约地址的交易；S14、起飞智能合约对交易进行响应，向边缘服务器输出返回值；S15、边缘服务器通过核心模块根据返回值生成返回信息并发送给低空飞行器设备；S16、低空飞行器设备收到返回信息后，对其进行验证；验证通过后，根据返回信息执行相应操作；
其中，低空飞行器安全空域控制方法包括以下步骤：S21、所有低空飞行器设备、边缘服务器生成各自公钥对，并向CA中心申请响应证书；S22、低空飞行器向所属区域的边缘服务器发送一个移动请求；S23、边缘服务器通过工具模块对任务请求进行验证；验证通过后执行任务请求中的任务内容，生成一个指向移动智能合约地址的交易；S...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚绍文，张林，何臻力，刘基旺，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：