基于区块链技术的机器人数据加密传输控制系统设计.pdf

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基于区块链技术的机器人加密总体结构分析谇榱醇际醯幕魅耸菁用艽淇刂葡统硬件设计统软件设计机器人控制系统通过识别数据特征发出指令后,驱动机构根据指令信号做出相应的动作,具有实时监控、检测等功能,能将监控信息反馈给控制系统。通过与设置信息对比,町以调整执行器,以保证机器人动作符合预定要求Mü冻淌悠捣瘢瑃4罅耸悠导嗫赜τ梅段В够准确地获取外部条件变化,及时调整机器动作,以适应外部环境变化,提高机器人移动准确性⋯。上位机通过局域网直接连接到服务器端,进行远程控制和播放,提高了信息反馈效率。机器人的每个模块都有一个或多个线程,可根据需要启动有用线程或阻塞无用线程,能够有效提高机器人系统执行效率。。除了远程控制、自动采样等业务功能外,传感器数据也被定期封装,通过非对称加密通信技术签名后发送给可信存储服务模块,以完成数据安全功能。基于区块链技术的机器人加密总体结构如图尽可信存储模块可信存储主要模块是机器人数据加密传输控制系统硬件的重要组成部分,它的功能是存储指令和数据,可以被中央处理机卣接随机存取“。存储模块面板包括各种状态指示器和涌冢蛭4娲⑿酒萘坑邢蓿鞔嫱ǔJ由一定量芯片构成的比特扩充。。1忍乩┏渲傅氖侵辉诘位数黾幼殖上扩充,某些扩展接线方式链接地址线,每个芯片选择行和并行读写存储器芯片,而每个芯片的数据线都单独列在单词扩展表中【⋯。单词扩展是指仅有的单词数量扩展,昕比特数没有变化。字元扩展与芯片的地址线、数据线和渎写控制线平行,而芯片选择信号以区别芯片字元扩展和字元扩展“5毙纬纱笕萘咳萜鞯氖焙颍常需要在字数和比特方向同时展开。将机器人收到的传感器数据拆分并校验,检奄数据源可靠性;将传感器数据存储在数据库中,通过算法计算其加密情况,并将其存储在加密的数字货币区块链中以本文采用菘庾魑;魅思用苁荽娲⑹库,其中畇蚼町用于机器人多传感实际操作,在采集利用机器人加密数据后,将数据存储在菘庵校芄惶嵘菁用艽娲⒌目靠性。服务及应用模块在衿魃希褂肐或其他与噶罴僮飨低臣嫒莸拇砥餍酒碢芄埂7窦应用模块利用架构获取数据库数据,能够向用户提供采样数据分析服务,并提供数据显示等常用应用“区块链模块该技术具有数据分散、数据库安全、可靠等特点。该技术的核心特征就是去中心化,去掉了第三方管理机构,数据存储直接由网络中的验证节点群集处理;一个可靠数据库意味着每个验证节点都有其完整的数据记录,所以,即使某些节点受到攻击或者数据丢失,整个系统仍然可以在不崩溃的情况下工作;安全可靠是指区块链技术利用加密技术对数据进行签名,使信息不会被篡改,从而使数据的存储更加可靠。图邢允玖饲榱戳唇咏峁梗唇又饕H【鲇谏⒘值。当区块内的数据被恶意篡改时,区块计算的散列值将更改。对比下一区块中存储的原始散列值,可以发现异常,有效地防止了数据被恶意篡改。在硬件模块设计的基础上,设计机器人数据加密传输控制系统软件流程。通过区块链信息交互实现数据的交互传输,对数据进行编码处理得到信息加密矩阵,通过信息签名验证机制将得到加密数据存人区块,实现机器人数据加密传输控制。区块链信息交互区块链上数据交互是指进入区块链记录的交互过程,其主要区别于区块链下信息交互过程,所有链上交互都属于去中心化和抗篡改的交互【”T诨魅顺龀Р渴鹎埃件中包含公、私钥地址。在机器人部署上线时,机器人通过数据客户端远程调用接口,实现交互信息传输。计算机测量与控制第卷机器人加密总体结构示意图防止篡改。。数据库区块链链接结构示意图图投稿网址:甹瓹·
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巨实验结果将机器人数据客户端传输的信息分解成,”组信息,将这些信息全部发送到待传输节点中口“。在发送前,信息源点会产生鰉维向量,每个向量都含有龇至浚杀经过信息编码处理后的觯瑆维向量,可得到鍪包,可表示为#琤:,⋯。扑愎轿#信息源点全部完成编码处理后,统一打包觯瑆维向量,由此得到的鍪莅ú看涞侥勘杲诘阒幸弧薄该节点能够接收到较多信息,编码处理的向量是具有无线性的,由此完成的信息加密矩阵口硎疚#以公式夹畔⒕卣笪R谰荩≡窦用苄畔⒊跏密钥,该密钥是由鲎纸谧槌傻模杂谛畔⒋娲⒗此是非常安全的。在该加密情况下,使用区块链技术设计加夯魅俗灾餮≡裎募袢∠喙匚募畔ⅲ菏莘掷嘤胧侗穑悍掷嗪蟮氖荩诨魅酥惺欠裣源╦是第一次识别绻牵蚪ɑ魅俗魑5谝桓鍪侗鹉0澹蝗绻是,则说明该信息异常,无法加密,需重新选择数据;焊莨得到信息加密矩阵;号卸鲜欠裆境斐N募绻牵蚧魅酥接删除异常文件,由此完成加密处理。.胄畔⑶┟橹せ在区块链技术中,各记账节点必须维护同一账本,因此,有必要引入信息签名验证机制”“,以实现信息问的一致性处理。针对节点町能存在恶意操作,引入信息签名验证机制,如图尽由图芍#啡戏⑺徒诘闶欠裾#啡虾蠓⑺透领导节点,领导节点经过复制与确认后,发送给跟随节点,待签名确认完成后,可将结果发送给候选节点。.刂屏鞒在信息签名验证机制支持下,设计控制流程,首先提取机器人上传加密信息,通过K惴ǎ玫定长短字符串。蝗缓蠓⑵鹎榱瓷鲜萁换ィ锹夹畔加密到区块链上。该控制过程如下所示:荷瓒ㄐ畔⒎⑺头交魅宋V鞴康刂罚邮辗机器人为原始信息来源公钥地址;杭焖鞴康刂飞形赐瓿傻慕换ナ涑鲂畔ⅲ貉≡褚桓龊鲜实慕换バ畔⑹涑鱿睿ḿ用苄畔存人—脚本中,—脚本存入区块链过程为:需先创建一个交互信息,完善—脚本内容,实现交互数据封装签名。为了说明该步骤,将以下机器人多传感数据作为例子:使用哈希算法计算上述多传感数据的加密信息,得到定长加密结果。将该结果附加上前缀标识“—保纱说玫阶钪沾嫒肭榈募用苁輚⋯。使用该算法安全性高,将上述结果存入—脚本中,并构造信息交互传输,得到其在区块链上的索引,机器人随时查询验证,实现机器人数据加密传输控制。为了验汪基于区块链技术的机器人数据加密传输控制系统的合理性,在机器人坐标系统模型下进行实验验证分析。实验仿真平台选用软件,在仿真软件中设计机器人坐标系统模型如图尽由图芍#米晗凳且桓鲋苯亲晗担魅宋姿可用该坐标系表示。使用龃ǜ衅鞑杉魅嗽硕据,分别为、、、、、,测试数据传输过程中的置乱情况,在此基础上测试机器人吞吐量,测试第杨亮:基于区块链技术的机器人数据加密传输控制系统设计数据加密设计示为Ⅲ【,Ⅲ蟆虎“【“璶。,猯,瑀密流程:控制方案设计图畔⑶┟橹せ实验数据及方法图魅俗晗低衬P投稿网址:甹瓹::;—·
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馀■倔佃悃悃悃悃回回回回回回结束语其信息加密情况。置乱情况下加密效果分析将龃ǜ衅鞑杉降男畔⒔兄寐掖恚硐肭榭下得到的数据位置依次为:—、一、一、一、一、一。在置乱情况下,分别使用数字水印、微加密算法和所提基于区块链技术的机器人数据加密传输控制系统对数据加密传输情况进行对比分析,结果如图尽由图芍#盒畔⒅寐仪榭鱿虏煌椒ḿ有Ч煌详细分析内容为:使用数字水印加密算法信息全部置乱,不会出现信息丢失现象,但置乱结果与理想结果不一致,数据位置依次为:—、一、一、一、一、一。说明使用该算法虽然对每个信息进行水印处理,但容易受到多个传感器信息采集混乱影响,导致加密效果较差。使用微加密算法,信息无法全部置乱,会出现信息丢失现象,置乱结果与理想结果不一致,数据位置依次为:—、一、一、一、一。说明使用该算法,加密力度不够,容易受到多个传感器信息采集混乱影响,导致加密效果较差。使用基于区块链加密传输控制方法,信息全部置乱,不会出现信息丢失现象,置乱结果与理想结果一致,数据位置依次为:一、一、一、一、一、一。不同数据量情况下加密效果分析当数据在没有被外界黑客攻击情况下,机器人所能接收到的信息即为吞吐量,改变信息接收量来验证吞吐量对信息加密情况。分别使用数字水印、微加密算法和基于区块链技术的机器人数据加密传输控制系统对信息吞吐量进行对比分析,设置数据接收量为馐圆煌椒ǖ耐掏铝浚吐量越高则表明数据加密的压缩解压性能越好,数据加密效率越好。实验结果如图尽由图芍#菏褂檬炙〖用芩惴ǎ萃掏铝科均值为;使用微加密算法,数据吞吐量平均值为;使用基于区块链技术的机器人数据加密传输控制系统,数据吞吐量平均值为。通过上述分析结果口#褂没谇榱醇际醯幕魅耸菁用艽淇刂系统的加密效率更好。利用区块链技术对机器人数据进行加密传输控制,采用区块存储数据,通过区块链加密技术和协商机制实现数据加密传输,具有较好的安全性。此方案具有安全性高、实用性强、成本低的特点。该研究技术也可广泛应用于物联网设备数据交互、大数据隐私保护、电子证据保存与识别等技术领域。计算机测量与控制第卷信息置乱情况下不同方法加密传输控制效果对比分析不同信息吞吐量情况下小同方法加密效果对比分析参考文献:,,—湃鹬遥钒祝锟》澹谇榱吹墓縰阉骷用芊桨ㄐ叛Пǎ:.旖。蜜,:騗葛琳,季新生,江涛,***植慵用芗际醯氖荽淇刂葡低成杓扑慊饬坑肟刂疲粞泳窕#贑—楹夏P偷幕魅瞬教控制系统设计扑慊饬坑肟刂疲:鲇辛粒羁频希蹒冢龋谑粜约用艿膄榱词菟源算法ㄐ叛Пǎ—峦屏加溃瓹/,宋亚杰,王春光,:/·。衄】古—:.:一.:厶
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摹结束语算机为主节点,侦察设备、伺服设备⑺欧璞和随动装置为从节点,从节点的优先级为伺服设备罡撸欧设备次之,侦察设备第三,随动装置最后。主节点每向侦察设备、伺服设备⑺欧璞和随动装置龃咏点发送控制指令,龃咏诘憬邮盏娇刂浦噶詈缶映向主节点返回反馈数据。为了验证总线故障采用软件模拟的方式分别模拟主节点故障和从节点故障主节点故障为主节点的模块正常工作后开始计时,种雍笞远收喜幌虼咏诘惴⑺涂刂指令;从节点故障为从节点的模块正常工作后开始计时,分钟后自动故障不向主节点发送反馈数据。经过长时间实验表明本双余度芟呦低巢宦凼侵节点故障还是从节点故障时,系统均工作正常,各从节点能够正常接收主节点的控制指令,主节点也能够正常接收各从节点反馈数据。芟哂捎谄渥陨淼闹疃嘤诺阋丫玫搅斯惴旱挠用,目前涌谝丫晌A酥诙嗪娇丈璞傅耐ㄓ媒涌谥一。本文设计的双余度芟卟呗跃导橹け砻鳎保证实时性的同时显著提高了系统的可靠性,完全满足总体要求,而为此付的软硬件代价较小。第姚英,等:基于小型无人飞行器的芟哂喽燃际跹芯各功能节点双余度芟呷砑ぷ髁鞒掏芟咧∈菔毙蛲图双余度篈芟呦低武,阳卫伟。:—.芮,王瑞,:.獾希宰粒路辏诙郤‘和芟叩姆植式控制电动护理床设计扑慊饬坑肟刂疲..,.瓻廾髁粒项幔平3龋斡贑总线的双通道舵机设计⒌缁:—.芦拶沪玃沪玃拶沪’芦芦“貾沪沪芦“質沪貾沪Α襊皘拶撺沪’芦拶沪玃拶“質沪Α玃玃辖拥页张鲁浩,贾茜,张四弟,:—.—褚辉,李长勇,杨凯,,钱泱,周卫杰,’腿嘶こ痰挠τ没魅丝刂葡低成杓缱由杓芓程,.:.何高清,Ⅱ,,王吉岱,徐东晓,孙爱芹,‘法研究灿胍貉梗故障次数,若累计次数达到阈值则置故障,系统报故开始和模块同时接收数据启动延时应答实时任务向飞控计算机发送反馈数据故障次数,若累计次数达到闽值则置故障,将易除,系统报故图●凳比挝参考文献::甹甤·伺服任务功能设备控制帧设各延时笨反馈帧:.珺甀,——:—.琙甊一珿:—.一..: