一种基于航空磁测数据的加密解密方法、系统及介质与流程

1.本发明涉及计算机软件技术领域，尤其涉及一种基于航空磁测数据的加密解密方法、系统及介质。


背景技术：

2.地磁场是基本物理场之一，在地球学科的研究中占据着十分重要的地位，构建地磁场的数据源主要有卫星磁测、陆地磁测、航空磁测等。传统的陆地磁测技术精度最高，但是效率低，对于地形要求高，很难获取大范围的精准的磁场信息。卫星技术覆盖面较广，但只能获取中长波信号，多用于主磁场建模。航空磁测技术具有自身探测范围广，不受地形制约影响、探测效率高、节约勘察时间及单位面积运行成本低等多种优点而且不受区域环境影响，能有效获取大范围高精度质量的飞行高度处地磁数据。目前航空磁测已成为局部地磁建模的主要来源之一，在地磁导航、地球物理勘探和国防军事建设等中具有广泛应用前景。
3.航空地磁测量简称航磁测量，最早使用于19世纪10年代，但因战争需求而快速发展，即第二次世界大战期间由于探测潜水艇的需要而发展起来的一种磁测技术。战后，航空磁测技术被广泛用于普查石油和天然气以及其他矿产资源，同时也在地质调查、矿产普查和地球科学研究工作中发挥着重要的作用，是航空地球物理的一种主要的技术手段。同样，其在军事上仍有着举足轻重的作用，仍然作为探测潜水艇等水下设备的重要技术手段之一。在现代反潜飞机和反潜直升机上，磁异常探测仪器mad(magnetie anomaly detector，mad)仍然是不可或缺的装置。与地面地磁测量相比，航空地磁测量具有较高的测量效率，且不受水域、森林、沼泽、沙漠和高山的限制。同时由于飞行是在距地表一定的高度进行的，从而减弱了地表磁性不均匀体的影响，能够更加清楚地反映出深部地质体的磁场特征。
4.目前，对于航空磁测数据是明文传输，导致数据安全性不高。


技术实现要素：

5.本发明通过提供一种基于航空磁测数据的加密解密方法、系统及介质，用以解决或者至少部分解决现有技术中存在的数据安全性不高的技术问题。
6.为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种基于航空磁测数据的加密方法，包括：
7.获取原始航空磁测数据，并进行数据编录；
8.对编录后的航空磁测数据进行数据预处理；
9.对预处理后的航空磁测数据进行数据改正，包括磁补偿、空间位置校正、飞行海拔高度校正、磁日变校正和正常场改正，然后进行网格化处理；
10.对网格化处理后航空磁测数据进行格式转换，利用aes加密标准进行加密。
11.在一种实施方式中，所述原始航空磁测数据包括：时间数据、大地坐标数据和磁场四分量数据。
12.在一种实施方式中，对原始航空磁测数据进行数据编录，包括：
13.获取航磁飞行测量数据、航磁测量记录表、日变观测数据、日变观测记录表，并进行标识，同一架次的原始数据及记录表编成相同的架次号。
14.在一种实施方式中，对编录后的航空磁测数据进行数据预处理，包括：
15.对编录后的航空磁测数据进行数据检查、数据入库和数据编辑。
16.在一种实施方式中，在对预处理后的航空磁测数据进行数据改正时，如果是进行航磁绝对测量，总误差σ
t
的计算方式为：
[0017][0018]
如果是进行航磁相对测量时，总误差σ
δt
的计算方式为
[0019][0020]
δ1为航磁仪系统动态噪声，δ2为因导航定位误差而引入的地磁正常场校正的误差，δ3为探头转向差和探头处飞机磁场的综合补偿及方向差校正误差，δ4为因海拔高度测量误差而引入的地磁正常场垂向梯度校正的误差，δ5为磁日变及其校正误差，δ6为测量绝对磁场值及其校正误差，δ7为空间位置调整误差。
[0021]
在一种实施方式中，利用aes加密标准进行加密，包括：
[0022]
根据格式转换后的航空磁测数据生成aes密钥；根据加密算法模型生成组合字符串；
[0023]
基于所述aes密钥以及所述组合字符串对格式转换后的航空磁测数据进行加密。
[0024]
基于同样的发明构思，本发明第二方面一种基于航空磁测数据的解密方法，包括：
[0025]
获取根据格式转换后的航空磁测数据生成的aes密钥、加密算法模型的组合字符串；
[0026]
根据所述组合字符串和所述aes密钥对加密后的航空磁测数据进行解密。
[0027]
基于同样的发明构思，本发明第三方面提供了一种基于航空磁测数据的加密系统，包括：
[0028]
原始数据编录模块，用于获取原始航空磁测数据，并进行数据编录；
[0029]
数据预处理模块，用于对编录后的航空磁测数据进行数据预处理；
[0030]
数据改正模块，用于对预处理后的航空磁测数据进行数据改正，包括磁补偿、空间位置校正、飞行海拔高度校正、磁日变校正和正常场改正，然后进行网格化处理；
[0031]
加密模块，用于对网格化处理后航空磁测数据进行格式转换，利用aes加密标准进行加密。
[0032]
基于同样的发明构思，本发明第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被执行时实现第一方面所述的方法。
[0033]
基于同样的发明构思，本发明第五方面提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现第一方面所述的方法。
[0034]
相对于现有技术，本发明的优点和有益的技术效果如下：
[0035]
本发明提供的方法在获取原始航空磁测数据后，对其进行数据编录可以将数据进行汇总；然后进行数据预处理，接着对预处理后的航空磁测数据进行数据改正，包括磁补偿、空间位置校正、飞行海拔高度校正、磁日变校正和正常场改正，可以获得更为准确的测量数据，然后进行格式转换，再利用aes加密标准进行加密，保证数据的安全性的同时提高了加密的效率。
附图说明
[0036]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]
图1为本发明实施例提供的基于航空磁测数据的加密方法的流程图；
[0038]
图2是本发明实施例提供的基于航空磁测数据的加密系统的结构框图；
[0039]
图3是本发明实施例提供的计算机可读存储介质的结构框图；
[0040]
图4是本发明实施例提供的计算机设备的结构框图。
具体实施方式
[0041]
本发明的目的在于提供一种基于航空磁测数据的加密解密方法、系统及介质，用以改善现有技术中存在的数据安全性不高的技术问题。
[0042]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0043]
实施例一
[0044]
本发明实施例提供了一种基于航空磁测数据的加密方法，包括：
[0045]
获取原始航空磁测数据，并进行数据编录；
[0046]
对编录后的航空磁测数据进行数据预处理；
[0047]
对预处理后的航空磁测数据进行数据改正，包括磁补偿、空间位置校正、飞行海拔高度校正、磁日变校正和正常场改正，然后进行网格化处理；
[0048]
对网格化处理后航空磁测数据进行格式转换，利用aes加密标准进行加密。
[0049]
具体来说，aes指密码学中的高级加密标准(advanced encryption standard，aes)，又称rijndael加密法，是一种区块加密标准。
[0050]
请参见图1，为本发明实施例提供的基于航空磁测数据的加密方法的流程图。
[0051]
本发明的方法在进行数据加密之前，对航空磁测数据进行了数据编录、数据预处理、数据改正以及格式转换。由于航空磁测数据本身的特性，不适合直接加密，本发明将其进行格式转换之后再采用aes加密标准进行加密，将明文传输的航空磁测数据转换为密文，再提高数据的安全性的同时保证了加密的效率。
[0052]
在一种实施方式中，所述原始航空磁测数据包括：时间数据、大地坐标数据和磁场四分量数据。
[0053]
具体来说，磁场四分量数据包括航磁全轴梯度及三分量(航磁x轴分量、y分量以及z分量)。航空全张量磁梯度测量方法通过测量地磁场的梯度变化以获得地磁异常的所有信息，相较于磁总场测量及总场梯度测量，磁梯度张量能够测量更多磁异常的信息﹐容易实现对测量数据的三维反演解释进而达到三维高精度精定位的目的，是航磁测量技术的重要发展方向。超导量子干涉器件(superconducting quantum interference devices)以其磁灵敏度高、测量范围广等优势是目前实现高精度全张量磁探测的重要方向之一。航空张量梯度磁测系统的未来发展方向是研制高灵敏度、高稳定性、低功耗、低成本、小型化、易于搭建张量结构的新型超导复合式磁传感器，其中，原子磁力仪是重要的研究方向。
[0054]
测量地磁场矢量三个分量的空间变化率，是目前各国地球物理学家的研究和开发的热点，既关系到地球物理勘探，又关系到国防建设，应该密切注意井开展一定的研究工作。测量地磁场矢量三个分量的空间变化率，使用矢量磁力仪(分量磁力仪)，如磁通门磁力仪和超导磁力仪(squid)，后者又为高温(77
°
k，使用液氮冷却)和低温(4
°
k，使用液氦冷却)两种。两种超导磁力仪分别简写为htssquid和ltssquid。squid受到科学家们的特别青眯。将squid设计成梯度装置，可测量地磁场矢量三个分量的空间变化率，测得所谓的磁梯度张量。利用张量梯度代替总磁场梯度有两个优点：一是由梯度张量算出的不变量等值线图易于解释；二是可利用偶极子追踪算法精确确定磁偶极子的深度和水平位置。
[0055]
在一种实施方式中，对原始航空磁测数据进行数据编录，包括：
[0056]
获取航磁飞行测量数据、航磁测量记录表、日变观测数据、日变观测记录表，并进行标识，同一架次的原始数据及记录表编成相同的架次号。
[0057]
具体实施过程中，每个有效架次测量飞行结束后，获取飞行员、记录员、磁日变观测员应提交的航磁飞行测量数据、航磁测量记录表、日变观测数据、日变观测记录表，并应对各原始资料进行标识，同一架次的原始数据及记录表应编成相同的架次号。无有效测线公里的架次，不编录架次号。
[0058]
导航定位系统地面台站选址联测的资料数据、差分gps导航定位系统校准点的坐标数据等，均注明测区名、测定日期、位置、操作者等信息。
[0059]
在一种实施方式中，对编录后的航空磁测数据进行数据预处理，包括：
[0060]
对编录后的航空磁测数据进行数据检查、数据入库和数据编辑。
[0061]
具体实施过程中，航磁测量应首先在野外测量作业现场实时完成分架次数据预处理工作，主要目的是利用各类检查、统计等手段指导测量飞行，从而达到保证测量质量的目的。数据预处理包括数据检查、数据入库以及数据编辑。其中，数据入库包括单架次数据入库以及磁日变数据入库。
[0062]
在一种实施方式中，在对预处理后的航空磁测数据进行数据改正时，如果是进行航磁绝对测量，总误差σ
t
的计算方式为：
[0063][0064]
如果是进行航磁相对测量时，总误差σ
δt
的计算方式为
[0065]
[0066]
δ1为航磁仪系统动态噪声，δ2为因导航定位误差而引入的地磁正常场校正的误差，δ3为探头转向差和探头处飞机磁场的综合补偿及方向差校正误差，δ4为因海拔高度测量误差而引入的地磁正常场垂向梯度校正的误差，δ5为磁日变及其校正误差，δ6为测量绝对磁场值及其校正误差，δ7为空间位置调整误差。
[0067]
具体来说，当进行航磁绝对测量时，由公式(1)估算测量的总精度。当进行航磁相对测量时，由公式(2)估算测量的总精度，此时的误差项包括六项。
[0068]
飞行方向差和绝对磁场值均由磁补偿原理进行校正，对预处理后的航空磁测数据进行的校正包括磁补偿、空间位置校正、飞行海拔高度校正、磁日变校正和正常场改正。
[0069]
在其他实施方式中，本发明提供的方法还包括质量检查、图件编制以及数据质量评价。
[0070]
其中，质量检查为数据处理过程中的阶段性检查，质量检查包括磁场水平调整、数据库合并与编制、全测区测量水平确定、绘图检查。经检查若存在个别不应有现象时，要尽量查明原因，重新进行数据处理予以消除，若确实无法消除时，应加以说明。
[0071]
图件编制为航磁基础图件编制，包括：航磁剖面平面图、航磁等值线平面图、航磁测网分布图、飞行高度剖面平面图、航磁典型剖面图等。
[0072]
数据质量评价采用单项质量指标和总精度相结合的评价方法。单向质量指标包括：航空磁力仪系统动态噪声水平、飞行高度质量、平均偏航距等，其中系统动态噪声水平、飞行高度质量与平均偏航距三个评价指标可进一步生成测线飞行质量评价报告。
[0073]
在一种实施方式中，利用aes加密标准进行加密，包括：
[0074]
根据格式转换后的航空磁测数据生成aes密钥；根据加密算法模型生成组合字符串；
[0075]
基于所述aes密钥以及所述组合字符串对格式转换后的航空磁测数据进行加密。
[0076]
具体来说，基于aes密钥以及所述组合字符串对格式转换后的航空磁测数据进行加密，其中加密过程包括以下两者至少之一：对第二格式数据包中的数据进行加密；对组合字符串中的数据进行加密；具体实施过程中，可以根据生成的aes密钥，并读取随机数组合字符串，将其加载至aes加密算法模型中，完成对第二格式数据包中的磁测数据加密得到密文，即加密数据块；同时完成对随机数组合字符串的加密。
[0077]
实施例二
[0078]
基于同样的发明构思，本实施例提供了一种基于航空磁测数据的解密方法，包括：
[0079]
获取根据格式转换后的航空磁测数据生成的aes密钥、加密算法模型的组合字符串；
[0080]
根据所述组合字符串和所述aes密钥对加密后的航空磁测数据进行解密。
[0081]
具体来说，在解密过程中，根据aes密钥和加密算法模型的组合字符串则可以实现对密文的解密。
[0082]
实施例三
[0083]
基于同样的发明构思，本实施例提供了一种基于航空磁测数据的加密系统，请参见图2，该系统包括：
[0084]
原始数据编录模块201，用于获取原始航空磁测数据，并进行数据编录；
[0085]
数据预处理模块202，用于对编录后的航空磁测数据进行数据预处理；
[0086]
数据改正模块203，用于对预处理后的航空磁测数据进行数据改正，包括磁补偿、空间位置校正、飞行海拔高度校正、磁日变校正和正常场改正，然后进行网格化处理；
[0087]
加密模块204，用于对网格化处理后航空磁测数据进行格式转换，利用aes加密标准进行加密。
[0088]
由于本发明实施例二所介绍的装置为实施本发明实施例一中基于航空磁测数据的加密方法所采用的系统，故而基于本发明实施例一所介绍的方法，本领域所属人员能够了解该系统的具体结构及变形，故而在此不再赘述。凡是本发明实施例一中方法所采用的系统都属于本发明所欲保护的范围。
[0089]
实施例四
[0090]
基于同一发明构思，请参见图3，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被执行时实现如实施例一中所述的方法。
[0091]
由于本发明实施例三所介绍的计算机可读存储介质为实施本发明实施例一中基于航空磁测数据的加密方法所采用的计算机可读存储介质，故而基于本发明实施例一所介绍的方法，本领域所属人员能够了解该计算机可读存储介质的具体结构及变形，故而在此不再赘述。凡是本发明实施例一的方法所采用的计算机可读存储介质都属于本发明所欲保护的范围。
[0092]
实施例五
[0093]
基于同一发明构思，本技术还提供了一种计算机设备，请参见图4，该设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行上述程序时实现实施例一中的方法。
[0094]
由于本发明实施例四所介绍的计算机设备为实施本发明实施例一中基于航空磁测数据的加密方法所采用的计算机设备，故而基于本发明实施例一所介绍的方法，本领域所属人员能够了解该计算机设备的具体结构及变形，故而在此不再赘述。凡是本发明实施例一中方法所采用的计算机设备都属于本发明所欲保护的范围。
[0095]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0096]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0097]
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0098]
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发
明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种基于航空磁测数据的加密方法，其特征在于，包括：获取原始航空磁测数据，并进行数据编录；对编录后的航空磁测数据进行数据预处理；对预处理后的航空磁测数据进行数据改正，包括磁补偿、空间位置校正、飞行海拔高度校正、磁日变校正和正常场改正，然后进行网格化处理；对网格化处理后航空磁测数据进行格式转换，利用aes加密标准进行加密。2.如权利要求1所述的基于航空磁测数据的加密方法，其特征在于，所述原始航空磁测数据包括：时间数据、大地坐标数据和磁场四分量数据。3.如权利要求1所述的基于航空磁测数据的加密方法，其特征在于，对原始航空磁测数据进行数据编录，包括：获取航磁飞行测量数据、航磁测量记录表、日变观测数据、日变观测记录表，并进行标识，同一架次的原始数据及记录表编成相同的架次号。4.如权利要求1所述的基于航空磁测数据的加密方法，其特征在于，对编录后的航空磁测数据进行数据预处理，包括：对编录后的航空磁测数据进行数据检查、数据入库和数据编辑。5.如权利要求1所述的基于航空磁测数据的加密方法，其特征在于，在对预处理后的航空磁测数据进行数据改正时，如果是进行航磁绝对测量，总误差σ
t
的计算方式为：如果是进行航磁相对测量时，总误差σ
δt
的计算方式为δ1为航磁仪系统动态噪声，δ2为因导航定位误差而引入的地磁正常场校正的误差，δ3为探头转向差和探头处飞机磁场的综合补偿及方向差校正误差，δ4为因海拔高度测量误差而引入的地磁正常场垂向梯度校正的误差，δ5为磁日变及其校正误差，δ6为测量绝对磁场值及其校正误差，δ7为空间位置调整误差。6.如权利要求1所述的基于航空磁测数据的加密方法，其特征在于，利用aes加密标准进行加密，包括：根据格式转换后的航空磁测数据生成aes密钥；根据加密算法模型生成组合字符串；基于所述aes密钥以及所述组合字符串对格式转换后的航空磁测数据进行加密。7.一种基于航空磁测数据的解密方法，其特征在于，包括：获取根据格式转换后的航空磁测数据生成的aes密钥、加密算法模型的组合字符串；根据所述组合字符串和所述aes密钥对加密后的航空磁测数据进行解密。8.一种基于航空磁测数据的加密系统，其特征在于，包括：原始数据编录模块，用于获取原始航空磁测数据，并进行数据编录；数据预处理模块，用于对编录后的航空磁测数据进行数据预处理；数据改正模块，用于对预处理后的航空磁测数据进行数据改正，包括磁补偿、空间位置校正、飞行海拔高度校正、磁日变校正和正常场改正，然后进行网格化处理；
加密模块，用于对网格化处理后航空磁测数据进行格式转换，利用aes加密标准进行加密。9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被执行时实现如权利要求1至6任一项权利要求所述的方法。10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项权利要求所述的方法。

技术总结
本发明提供了一种基于航空磁测数据的加密解密方法、系统及介质，其中的加密方法首先获取原始航空磁测数据，并进行数据编录；然后对编录后的航空磁测数据进行数据预处理；再对预处理后的航空磁测数据进行数据改正，包括磁补偿、空间位置校正、飞行海拔高度校正、磁日变校正和正常场改正，然后进行网格化处理；最后对网格化处理后航空磁测数据进行格式转换，利用AES加密标准进行加密。本发明的方法在提高安全性的同时可以提高加密的效率。安全性的同时可以提高加密的效率。安全性的同时可以提高加密的效率。


技术研发人员：王正涛 周巍 刘伟 贾剑钢 赵俊 田源 刘聪 李昌哲 高瑀 尹伟言 严珊
受保护的技术使用者：中国人民解放军61363部队
技术研发日：2023.04.19
技术公布日：2023/10/6