一種基于量子保密通信的遠程醫療系統的制作方法

1.本實用新型涉及量子通信領域，尤其涉及一種基于量子保密通信的遠程醫療裝置及系統。


背景技術：

2.遠程醫療發端于上個世紀80年代，主要是隨著現代信息技術的發展，遠程醫療由理想變為了現實。遠程醫療系統主要以計算機和網絡通信為基礎，進行遠距離的視頻、音頻信息及相關醫學信息的傳輸，能夠讓處于不同位置的醫生對患者進行聯合會診，這對于一些疑難雜癥具有極為重要的意義。尤其是對于我們國家，核心的優勢醫生多集中在大城市，廣袤的小城鎮醫療力量較弱，另一方面我們的國土面積廣闊，偏遠地區的患者到大城市醫院就診也需要耗費較多的時間成本。
3.遠程醫療能夠很好地解決醫生和患者不同城的情況，但是目前的遠程醫療也存在一定的風險，主要是涉及患者的隱私問題，在現有的通信網絡中患者隱私數據的傳輸存在著被泄露的風險，因此患者可能會對遠程醫療帶有一定的抵觸。
4.因此如何有效地提升遠程醫療中數據傳輸的安全性將是本領域技術人員需要解決的技術難題。
5.隨著新的通信技術的發展，現有的經典通信網絡可能面臨著越來越多的安全風險，尤其是近年來量子計算機技術得到了較快的發展，人們認為量子計算機技術將可能極大地威脅經典通信的安全，作為矛盾的兩個面，量子計算機技術也促進了量子通信技術的發展。目前國內量子通信技術正在飛速的發展之中，多個城市都在布局建設相應的量子通信網絡，目前實用化的量子通信技術主要以量子保密通信(qkd)為代表。量子通信基于量子力學基本原理，可以實現理論上無條件的安全性，可以有效應對未來量子計算機的挑戰。經典的qkd量子保密通信一般包括發送端和接收端，發送端包含調制量子態的設備，接收端含有單光子探測器等檢測設備，發送端和接收端通過協商、糾錯、隱私放大等后處理操作可以得到無條件安全的量子密鑰，發送端和接收端即可以利用該量子密鑰進行安全的量子保密通信。
6.中國專利cn 1977488a，公開了一種qkd系統網絡，包括第一qkd臺站(al)和第二qkd臺站(a2)以及設置千它們之間的中繼站。中繼站包括一個第三qkd臺站(b)和光學開關。光學開關允許第三qkd臺站輪流與第一和第二qkd臺站通信以便在第一和第二qkd臺站之間建立公用密鑰。最終用戶分別與qkd臺站al和a2耦合。秘密密鑰(s)通過qkd臺站b在pl和p2之間共享，qkd臺站b可以獨立地與al和a2形成密鑰。由pl
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al
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b
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a2
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p2代表的基本系統可以擴展為更復雜的線性網絡如pl
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al
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bl
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a2
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b2
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p2，其中bl和a2構成中繼，進而實現發送方向接收方的量子保密通信。


技術實現要素：

7.實用新型目的：為了克服現有技術中存在的不足，本實用新型提供一種
8.技術方案：為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案為：
9.一種基于量子保密通信的遠程醫療系統，包括患者端、遠程醫生端、qkd網絡，其中：
10.所述qkd網絡中設置有量子密鑰管理服務器。
11.所述患者端包括量子遠程醫療裝置一、投影設備一以及醫學儀器一，所述量子遠程醫療裝置一包括qkd模塊一、cpu模塊一、顯示模塊一、攝像頭一、電源模塊一、接口模塊一以及手持攝像頭一，所述qkd模塊一、顯示模塊一、攝像頭一、電源模塊一、接口模塊一以及手持攝像頭一分別與cpu模塊一連接，所述投影設備一、醫學儀器一分別與接口模塊一連接，所述qkd模塊一接入qkd網絡中，所述cpu模塊一與量子密鑰管理服務器通信連接。
12.所述遠程醫生端包括量子遠程醫療裝置二、投影設備二以及醫學儀器二，量子遠程醫療裝置二包括qkd模塊二、cpu模塊二、顯示模塊二、攝像頭二、電源模塊二以及接口模塊二，所述qkd模塊二、顯示模塊二、攝像頭二、電源模塊二以及接口模塊二分別與cpu模塊二連接，所述投影設備二、醫學儀器二分別與接口模塊二連接，所述qkd模塊二接入qkd網絡中，所述cpu模塊二與量子密鑰管理服務器通信連接。
13.優選的：包括量子衛星，所述患者端設置有量子衛星收發單元一，所述量子衛星分別與量子衛星收發單元一、量子密鑰管理服務器通信連接，所述量子衛星收發單元一與qkd模塊一通信連接。
14.優選的：包括量子衛星，所述遠程醫生端設置有量子衛星收發單元二，所述量子衛星分別與量子衛星收發單元二、量子密鑰管理服務器通信連接，所述量子衛星收發單元二與qkd模塊二通信連接。
15.優選的：所述量子遠程醫療裝置二設置有手持攝像頭二，所述手持攝像頭二與cpu模塊二連接。
16.優選的：所述cpu模塊一與量子密鑰管理服務器通過有線通信或者無線通信連接。
17.優選的：所述cpu模塊二與量子密鑰管理服務器通過有線通信或者無線通信連接。
18.優選的：所述投影設備一、投影設備二為投影儀。
19.本實用新型相比現有技術，具有以下有益效果：
20.1.本技術患者端及遠程醫生端均配置有量子遠程醫療裝置，量子遠程醫療裝置設置有qkd模塊，能夠實現以量子保密通信的方式加密遠程醫療系統中的各類通信信息，能夠有效地防止患者隱私數據信息的泄露，提高遠程醫療系統的安全等級。
21.2.針對偏遠地區或者遠洋艦船等孤立通信點，本技術還提供通過量子衛星進行量子保密通信的方案，能夠有效方便遠程醫療在孤立通信點的落地實施。
附圖說明
22.圖1為本技術基于量子保密通信的遠程醫療通信系統示意圖；
23.圖2為本技術實施例二中遠程醫療系統示意圖；
24.圖3為本技術中量子遠程醫療裝置的結構示意圖。
具體實施方式
25.下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本實用新型，應理解這些實例僅用于說
明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍，在閱讀了本實用新型之后，本領域技術人員對本實用新型的各種等價形式的修改均落于本技術所附權利要求所限定的范圍。
26.實施例一
27.一種基于量子保密通信的遠程醫療系統，如圖1所示，包括患者端、遠程醫生端、qkd網絡，其中：
28.所述qkd網絡中設置有量子密鑰管理服務器，量子密鑰管理服務器主要用于量子信道的管理。
29.所述患者端包括量子遠程醫療裝置一、投影設備一以及醫學儀器一，如圖3所示，所述量子遠程醫療裝置一包括qkd模塊一、cpu模塊一、顯示模塊一、攝像頭一、電源模塊一、接口模塊一以及手持攝像頭一，所述qkd模塊一、顯示模塊一、攝像頭一、電源模塊一、接口模塊一以及手持攝像頭一分別與cpu模塊一連接，所述投影設備一、醫學儀器一分別與接口模塊一連接，所述qkd模塊一接入qkd網絡中，所述cpu模塊一與量子密鑰管理服務器通信連接。顯示模塊一主要用于圖形界面系統的信息顯示，電源模塊一用于連接外部電源，攝像頭一用于全場景圖像信息和語音信息的采集、方便用戶之間可以看到彼此的完整場景、方便用戶之間交流；手持式攝像頭一用于某些特定圖像信息的采集，方便用戶之間看到一些細微圖像的信息，比如在遠程醫療過程中可能需要對患者舌頭等部位作細致觀察，那么此時就可以用手持式攝像頭一觀察患者。接口模塊一用于連接外部儀器設備，比如連接投影設備一、醫學儀器設備一，可以方便地將醫學儀器設備一中的實時檢測數據分享給遠程醫生。
30.根據需要可以合理接入一定數量的遠程醫生端，所述遠程醫生端包括量子遠程醫療裝置二、投影設備二以及醫學儀器二，量子遠程醫療裝置二包括qkd模塊二、cpu模塊二、顯示模塊二、攝像頭二、電源模塊二以及接口模塊二，可以不包含手持式攝像頭二，也可以包含手持式攝像頭二，所述手持攝像頭二與cpu模塊二連接，所述qkd模塊二、顯示模塊二、攝像頭二、電源模塊二以及接口模塊二分別與cpu模塊二連接，所述投影設備二、醫學儀器二分別與接口模塊二連接，所述qkd模塊二接入qkd網絡中，所述cpu模塊二與量子密鑰管理服務器通信連接。接口模塊二用于連接外部儀器設備，比如連接投影設備二、醫學儀器設備二，可以方便地將醫學儀器設備二中的實時檢測數據分享給患者端。攝像頭二于全場景圖像信息和語音信息的采集、方便用戶之間可以看到彼此的完整場景、方便醫生和患者以及醫生和醫生之間交流。投影設備二可以為投影儀，投影儀接到量子遠程醫療裝置后即可以將遠程的畫面信息投影到大屏幕上。
31.患者端的各類通信信息發送到遠程醫生端的過程：所述攝像頭一、手持攝像頭一采集到的音視頻信息發送給cpu模塊一，所述醫學儀器一的檢測數據實時的發送cpu模塊一，所述cpu模塊一將音視頻信息、檢測數據發送給qkd模塊一；所述cpu模塊一將音視頻信息、檢測數據發送給顯示模塊一，所述qkd模塊一將接收到的音視頻信息、檢測數據根據量子密鑰管理服務器給的密鑰進行量子加密后得到加密信息，加密后的信息通過qkd網絡發送到遠程醫生端的qkd模塊二，qkd模塊二根據量子密鑰管理服務器給的密鑰進行量子解密后得到音視頻信息、檢測數據，并將得到的音視頻信息、檢測數據發送給投影設備二和顯示模塊二。遠程醫生端的各類通信信息發送到患者端的過程與患者端的各類通信信息發送到遠程醫生端的過程類似，不再贅述。
32.患者端的qkd模塊一接入qkd網絡，遠程醫生端的qkd模塊二接入qkd網絡，可以和
外界的qkd設備進行通信，另外量子遠程醫療裝置通過有線或者無線的方式也接入互聯網等經典網絡。量子遠程醫療裝置還和遠程的量子密鑰管理服務器連接，相互之間可以實現量子保密通信。
33.實施例二
34.如圖2所示，遠程醫生端和實施例一中的遠程醫生端裝置相同，由于該實施例中的患者端主要處于通信孤立位置，比如處于遠洋艦船、南極以及某些偏遠地區，這些地方患者不能通過有線方式接入qkd網絡，所以本實施例提出通過量子衛星建立自由空間量子通信信道，以此實現該孤立位置和遠程醫生之間的量子保密通信。
35.本實施例包括量子衛星，所述患者端設置有量子衛星收發單元一，所述量子衛星分別與量子衛星收發單元一、量子密鑰管理服務器通信連接，所述量子衛星收發單元一與qkd模塊一通信連接。qkd模塊一發出的量子態經過量子衛星收發單元發射到量子衛星以此實現地面和量子衛星的量子密鑰協商。另外量子衛星能夠收發量子信號、也能夠收發經典通信信號，這樣量子衛星即可以和地面實現量子密鑰協商。
36.圖2中主要示出了各部分之間的量子信道連接關系，另外需要指出各部分之間能夠進行經典通信，因為量子保密通信要求雙方之間既建立量子信道也建立經典通信信道。上述qkd網絡主要指互相連同的qkd網絡，比如多個遠程醫生可能處于不同的城市，各自一般都接入各自城市的qkd城域網，只要城域網之間是聯通的那么互相之間就可以進行qkd量子保密通信。
37.根據患者端的醫療條件，本實施例中的量子遠程醫療裝置患者端還可以連接相應的醫學儀器設備，方便遠程的醫生可以實時檢查患者的相應身體指標。本實施例中可以根據需要合理接入一定數量的遠程醫生端，遠程醫生一般處于不同的地方甚至可能處于不同的國家，所述遠程醫生端設置有量子衛星收發單元二，所述量子衛星分別與量子衛星收發單元二、量子密鑰管理服務器通信連接，所述量子衛星收發單元二與qkd模塊二通信連接。遠程醫生端也可能通過量子衛星的方式接入量子網絡，比如遠程的醫生處于不同的國家且距離較遠時，采用量子衛星進行量子保密通信可能更加的方便快捷。當遠程醫生端也通過量子衛星進行量子保密通信時，此時遠程醫生端的量子遠程裝置需要包含量子衛星地面單元，該量子衛星地面單元能夠向量子衛星收發量子信號、還可以和量子衛星進行經典的衛星通信。
38.患者端通過量子衛星和遠程的量子密鑰管理服務器連接，進而和遠程醫生端的量子遠程醫療裝置連接，患者端和醫生端的qkd模塊均可以和外界的qkd設備進行通信；另外量子遠程醫療裝置通過有線或者無線的方式也接入互聯網等經典網絡，其中本實施例的患者端一般通過衛星通信等方式接入互聯網。
39.以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出：對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。