【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及礦區自動駕駛領域，具體是一種基于離散變量量子密鑰分發的無人駕駛礦車安全調度系統和方法。
技術介紹
1、隨著計算機科學技術尤其是人工智能技術的高速發展、5g通信技術的廣泛普及與應用以及量子科技的持續突破，我們正步入一個前所未有的科技爆發時代。這一波技術浪潮不僅極大地改變了人們的生活方式，也為生產制造領域，尤其是采礦行業，帶來了前所未有的挑戰與發展機遇。
2、無人駕駛礦車作為新興科技革命的標志性成果之一，正引領著采礦行業的深刻變革。高度智能化的無人駕駛礦車集成了高精度定位導航、環境感知與避障、路徑規劃等先進技術，能夠實時接收調度中心下達的調度指令，實現在復雜多變的礦區環境中精準作業，從而極大地提高了采礦作業的安全性和工作效率。
3、然而，無人駕駛礦車的廣泛應用也對系統的信息安全提出了新的挑戰。在智能采礦作業體系中，無人駕駛礦車與調度中心之間進行頻繁的信息交互，這些至關重要的信息包括礦車狀態、作業指令和環境數據等，信息的安全性與完整性直接關系到整個采礦作業的穩定運行與效率，尤其是其他參與作業人員的生命安全保障。當前，雖然傳統的基于大數分解原理的rsa等加密算法在保障信息安全方面仍在發揮重要作用，但隨著量子計算等先進技術的高速發展，其安全性正面臨嚴峻挑戰。
4、一旦加密算法被破解，將導致敏感數據泄露，特別是調度中心對礦車的控制指令若被非法獲取或篡改，將可能引發嚴重的生產事故，甚至對礦區及周邊環境造成災難性影響。
技術實現思路
1、本專利技術
2、所述無人駕駛礦車子系統包括車端量子密鑰生成設備模塊、車端量子密鑰管理服務模塊、車端數據處理與控制模塊和車端網絡通信模塊；
3、所述車端量子密鑰生成設備模塊用于生成量子密鑰；
4、所述車端數據處理與控制模塊接收礦車所在區域環境信息，并進行數據融合、預處理與存儲；
5、所述車端量子密鑰管理服務模塊用于存儲、分發、銷毀量子密鑰，以及利用量子密鑰對來自調度中心子系統的調度決策指令進行解密，對車端數據處理與控制模塊的礦車所在區域環境信息進行加密；
6、所述車端網絡通信模塊用于接收來自調度中心子系統的信息，以及向調度中心子系統發送信息；
7、所述調度中心子系統包括調度端量子密鑰接收設備模塊、調度端量子密鑰管理服務模塊、調度端數據處理與決策中心模塊和調度端網絡通信模塊；
8、所述調度端量子密鑰接收設備模塊用于接收無人駕駛礦車子系統的無人駕駛礦車子系統
9、所述調度端數據處理與決策中心模塊根據礦車所在區域環境信息生成調度決策指令；
10、所述調度端量子密鑰管理服務模塊用于存儲、分發、銷毀量子密鑰，以及利用量子密鑰對調度端數據處理與決策中心模塊的調度決策指令進行加密，對來自無人駕駛礦車子系統的礦車所在區域環境信息進行解密；
11、所述調度端網絡通信模塊用于接收來自無人駕駛礦車子系統的信息，以及向無人駕駛礦車子系統發送信息。
12、進一步，所述車端量子密鑰生成設備模塊包括車端量子隨機數發生器、光量子發射機和車端量子通信單元；
13、所述車端量子隨機數發生器利用量子力學原理生成二進制真隨機數序列，并傳輸至光量子發射機；
14、所述光量子發射機將二進制真隨機數序列制備為量子態，并通過車端量子通信單元傳輸至調度中心子系統。
15、進一步，所述調度端量子密鑰接收設備模塊包括調度端量子隨機數發生器、光量子接收機和調度端量子通信單元；
16、所述調度端量子隨機數發生器利用量子力學原理生成二進制真隨機數序列，作為測量基序列；
17、所述光量子接收機接收來自無人駕駛礦車子系統的量子態二進制真隨機數序列，并從測量基序列中選擇兩組測量基對量子態二進制真隨機數序列進行測量；
18、所述調度端量子通信單元與車端量子通信單元進行量子通信；
19、進一步，所述調度端數據處理與決策中心模塊利用人工智能算法對礦車所在區域環境信息進行處理，對無人駕駛礦車的作業效率、能源消耗、以及環境影響進行綜合評估，生成調度決策指令。
20、進一步，所述調度決策指令包括行進路線、優化開采策略、不同礦車之間的作業順序。
21、進一步，所述車端數據處理與控制模塊接進行數據預處理的步驟包括：
22、s1)通過濾波算法或信號處理技術，去除數據中的高頻噪聲或隨機波動；利用統計學方法或機器學習算法，識別并處理數據中的異常值；
23、s2)利用預設標準值或參考數據，對傳感器進行校準；
24、s3)去除數據中的冗余信息；
25、s4)對數據進行完整性驗證，保數據在傳輸過程中沒有發生損壞或丟失。
26、進一步，所述車端量子通信單元與調度端量子通信單元相對應，利用自由空間量子信道進行量子態信息的傳輸。
27、進一步，無人駕駛礦車通過gps、imu、雷達和攝像頭獲取礦車所在區域環境信息；
28、礦車所在區域環境信息包括礦車位置信息、生產環境中工作人員的精確位置、周圍礦車的信息、礦產資源分布以及道路狀況。
29、一種基于所述無人駕駛礦車安全調度系統的方法，包括以下步驟：
30、1)無人駕駛礦車獲取礦車所在區域環境信息，并傳輸至車端數據處理與控制模塊；
31、2)所述車端數據處理與控制模塊對礦車所在區域環境信息進行數據融合、預處理與存儲；
32、3)無人駕駛礦車調用車端量子密鑰生成設備模塊中內置的車端量子隨機數發生器，利用量子力學原理生成二進制真隨機數序列，并發送給光量子發射機；
33、光量子發射機將二進制真隨機數序列制備為量子態，并通過車端量子通信單元發送給調度端量子密鑰接收設備模塊中的光量子接收機；
34、4)光量子接收機對量子態的二進制真隨機數序列進行測量，測量完后無人駕駛礦車子系統和調度中心子系統進行密鑰協商，生成安全共享的量子密鑰，并分別存儲在車端量子密鑰管理服務模塊、調度端量子密鑰管理服務模塊中；
35、5)車端數據處理與控制模塊調用車端量子密鑰管理服務模塊，將數據信息加密后通過車端網絡通信模塊發送到調度端數據處理與決策中心模塊；
36、6)數據處理與決策中心模塊接收并處理車端數據處理與控制模塊上傳的數據，生成調度決策指令，并調用調度端量子密鑰管理服務模塊，將調度決策指令加密后通過調度端網絡通信模塊發送給車端數據處理與控制模塊；
37、7)車端數據處理與控制模塊接收加密的調度決策指令后，調用車端量子密鑰管理服務模塊進行解密，獲得調度指令，并控制無人駕駛礦車的行駛方向、速度及作業模式。
38、進一步，步驟4)中，生成安全共享的量子密鑰的步驟包括：
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【技術保護點】
1.一種基于離散變量量子密鑰分發的無人駕駛礦車安全調度系統，其特征在于：包括進行信息交互的無人駕駛礦車子系統和調度中心子系統。
2.根據權利要求1所述的一種基于離散變量量子密鑰分發的無人駕駛礦車安全調度系統，其特征在于：所述車端量子密鑰生成設備模塊包括車端量子隨機數發生器、光量子發射機和車端量子通信單元；
3.根據權利要求2所述的一種基于離散變量量子密鑰分發的無人駕駛礦車安全調度系統，其特征在于：所述調度端量子密鑰接收設備模塊包括調度端量子隨機數發生器、光量子接收機和調度端量子通信單元；
4.根據權利要求1所述的一種基于離散變量量子密鑰分發的無人駕駛礦車安全調度系統，其特征在于：所述調度端數據處理與決策中心模塊利用人工智能算法對礦車所在區域環境信息進行處理，對無人駕駛礦車的作業效率、能源消耗、以及環境影響進行綜合評估，生成調度決策指令。
5.根據權利要求1所述的一種基于離散變量量子密鑰分發的無人駕駛礦車安全調度系統，其特征在于：所述車端數據處理與控制模塊接進行數據預處理的步驟包括：
6.根據權利要求1所述的一種基于離散變
7.根據權利要求1所述的一種基于離散變量量子密鑰分發的無人駕駛礦車安全調度系統，其特征在于：無人駕駛礦車通過GPS、IMU、雷達和攝像頭獲取礦車所在區域環境信息；
8.一種基于權利要求1-7任一項所述無人駕駛礦車安全調度系統的方法，其特征在于，包括以下步驟：
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，步驟4)中，生成安全共享的量子密鑰的步驟包括：
10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，步驟4.1)中，光子的偏振狀態包括水平偏振態、豎直偏振態、45度偏振態和135度偏振態；
...【技術特征摘要】
1.一種基于離散變量量子密鑰分發的無人駕駛礦車安全調度系統，其特征在于：包括進行信息交互的無人駕駛礦車子系統和調度中心子系統。
2.根據權利要求1所述的一種基于離散變量量子密鑰分發的無人駕駛礦車安全調度系統，其特征在于：所述車端量子密鑰生成設備模塊包括車端量子隨機數發生器、光量子發射機和車端量子通信單元；
3.根據權利要求2所述的一種基于離散變量量子密鑰分發的無人駕駛礦車安全調度系統，其特征在于：所述調度端量子密鑰接收設備模塊包括調度端量子隨機數發生器、光量子接收機和調度端量子通信單元；
4.根據權利要求1所述的一種基于離散變量量子密鑰分發的無人駕駛礦車安全調度系統，其特征在于：所述調度端數據處理與決策中心模塊利用人工智能算法對礦車所在區域環境信息進行處理，對無人駕駛礦車的作業效率、能源消耗、以及環境影響進行綜合評估，生成調度決策指令。
5.根據權利要求1所述的一種基于離散變量...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李星雨，謝穎，孫家寧，陳佳欣，劉佳益，李瑞凡，
申請(專利權)人：重慶大學，
類型：發明
國別省市：
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