[发明专利]一种基于lora的无线数据采集系统及数据传输方法

权利要求书

1.一种基于lora的无线数据采集系统的数据传输方法，其特征在于：无线数据采集系统由无线数据采集模块和无线汇总接收主机组成；

所述无线数据采集模块包含单片机模块、安全芯片模块、无线通讯模块、数字量信号输入模块、数字量信号输出模块、模拟量信号输入模块、串行接口和网络接口；

其中，单片机模块分别与安全芯片模块、无线通讯模块、数字量信号输入模块、数字量信号输出模块、模拟量信号输入模块、串行接口和网络接口连接，通过程序设计完成数据采集和数据传输功能，并对其他模块进行统筹管理；

其中，单片机模块包括，单片机主程序、数据采集功能程序、无线通讯报文处理程序、安全芯片接口程序、调试接口程序；单片机主程序通过数据采集功能程序完成各种接口输入的采集数据，并按相关通讯协议规范整理；单片机主程序通过无线通讯报文处理程序和安全芯片接口程序完成无线加密通讯；单片机主程序通过调试接口程序完成设备的配置、参数的设置；

其中，安全芯片模块包括安全芯片主程序、报文处理程序、调试接口程序、密码算法驱动程序和通讯接口程序；当单片机将接收（发送）的报文信息发送安全芯片时，安全芯片通过通讯接口程序的接收报文信息，发送到安全芯片主程序，安全芯片主程序通过报文处理程序按照不同的算法对报文信息进行加密、解密、签名、鉴签，报文处理程序将处理后的报文信息返回安全芯片主程序，安全芯片主程序再通过通讯接口程序发回至单片机；

所述无线汇总接收主机可向各无线数据采集模块发送加密、签名的报文，并对各无线数据采集模块发送的报文进行解密、鉴签；

所述数据传输方法包括以下步骤：

S1，无线数据采集模块与无线汇总接收主机采用非对称加密算法进行双向认证，其具体步骤如下：

S11，无线数据采集模块内置的安全芯片自行生成非对称秘钥对：公钥B1和私钥B2，将公钥B1导入至无线汇总接收主机，无线汇总主机生成的非对称秘钥对：公钥A1和私钥A2，并将公钥A1导入至无线数据采集模块内的安全芯片；

S12，无线汇总接收主机以私钥A2将身份认证信息签名，然后下发至无线数据采集模块；

S13，无线数据采集模块收到签名报文后，通过公钥A1对签名报文进行鉴签，确认无误；

S14，无线数据采集模块以私钥B2将身份认证信息签名，然后上传至无线汇总接收主机；

S15，无线汇总接收主机收到签名报文后，通过公钥B1对签名报文进行鉴签，确认无误后，双向认证过程结束，系统开始执行步骤S2；

S2，无线汇总接收主机生成对称秘钥，再次进行身份验证和数据安全验证，并将对称秘钥传递到无线数据采集模块，其具体步骤如下：

 S21，无线汇总接收主机随机生成对称秘钥，使用公钥B1对对称秘钥进行加密，然后使用私钥A2对加密完成的密文进行签名，发送到无线数据采集模块；

S22，无线数据采集模块接收到报文后，使用公钥A1对报文进行鉴签，然后使用私钥B2对签名信息进行解密，获取对称秘钥，并导入到安全芯片内；

S23，无线数据采集模块将收到的对称秘钥再以公钥A1进行加密，然后使用私钥B2对密文进行签名，发送到无线汇总接收主机；

S24，无线汇总接收主机接收到报文后，使用公钥B1对报文进行鉴签，然后使用私钥A2对签名信息进行解密，收到对称秘钥进行验证，确认无误后使用对称秘钥开始加密数据传输，系统执行步骤S3；

S3，无线汇总接收主机与无线数据采集模块之间通过对称秘钥进行加密通讯，实现数据采集、监控功能；

S4，设定时间阈值，当通讯时间达到时间阈值后，重复S1-S3。

2.如权利要求1所述的一种基于lora的无线数据采集系统的数据传输方法，其特征在于，在步骤S1中，双向认证过程中任何一步没有完成，都不会开始传递秘钥，以及之后数据传输，双向认证过程同时保证了无线汇总接收主机和无线数据采集模块相互之间导入的公钥正确，保证后续的秘钥传递流程可靠完成。

3.如权利要求1所述的一种基于lora的无线数据采集系统的数据传输方法其特征在于，在步骤S2中，身份验证和数据安全验证程中任何一步没有完成，都不会进入步骤S3。