[发明专利]一种基于物理层安全的无人机协作通信的方法及装置

说明书

本申请公开了一种基于物理层安全的无人机协作通信的方法，在相应的约束条件下，通过对无人机的飞行路径和发射功率进行优化，获得了无人机在飞行过程中，其对应的安全通信性能最佳时的飞行路径和发射功率，由此，无人机即可在各自对应的状态下飞行，从而实现了无人机之间进行协作式地发射信号来保护无人机与地面管控台的信息通信不被窃听者窃听，进一步提高了无人机与地面管控台之间信息通信的机密性，可有效对抗恶意的窃听行为。本申请还公开了一种基于物理层安全的无人机协作通信的装置、地面管控台、无人机管控系统以及计算机可读存储介质，均具有上述有益效果。

技术领域

本申请涉及安全通信技术领域，特别涉及一种基于物理层安全的无人机协作通信的方法，还涉及一种基于物理层安全的无人机协作通信的装置、地面管控台、无人机管控系统以及计算机可读存储介质。

背景技术

无人机通信不仅可以提供低延迟和可靠的指挥控制，而且还能提供用于特殊应用的高速数据传输。因此，在各类行业中，无人机通信已经受到了越来越多人的关注。然而，由于无线信道的开放特性以及空-地信道的视距特性，无人机通信比传统地面通信更容易遭受到恶意窃听者的窃听。

现有的基于密钥加密的方式来实现通信安全是建立在窃听者在未知密钥且无法在有限时间内完成解密的假设下，但是，随着计算机技术的不断发展，将导致现有的基于密码学的安全通信技术面临着巨大挑战，因此，人们开始把目光转向物理层安全通信技术。

物理层安全技术从信息论的角度出发利用无线信道的信道资源，如无线衰落信道，接收信号强度等，在不用考虑窃听者计算能力的条件下，实现不需要密钥的安全传输。然而，在已有的基于物理层安全技术实现无人机安全通信的技术中，往往假设窃听者的位置是已知的。但是在实际中，由于窃听者保持静默，而且存在受建筑物和树林阻挡或测量仪器精度不高的情况，因而导致很难获取窃听者的精确位置，即窃听者位置的估计存在一定的误差，进一步降低了无人机与地面之间进行信息通信的物理层安全性能。

因此，如何提高无人机通信的机密性，以有效对抗恶意的窃听行为是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种基于物理层安全的无人机协作通信的方法，该方法提高了无人机与地面管控台之间信息通信的机密性，可有效对抗恶意的窃听行为；本申请的另一目的是提供一种基于物理层安全的无人机协作通信的装置、地面管控台、无人机管控系统以及计算机可读存储介质，也具有上述有益效果。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种基于物理层安全的无人机协作通信的方法，所述方法包括：

地面管控台获取信号发射端位置信息、干扰端位置信息、地面管控台位置信息以及窃听者估计位置信息；

在预设约束条件下，根据所述信号发射端位置信息、干扰端位置信息、地面管控台位置信息以及窃听者估计位置信息，计算获得信号发射端飞行路径、信号发射端发射功率、干扰端飞行路径、干扰端发射功率；

将所述信号发射端飞行路径和所述信号发射端发射功率发送至信号发射端；将所述干扰端飞行路径和所述干扰端发射功率发送至干扰端，以使所述信号发射端按照所述信号发射端飞行路径和所述信号发射端发射功率进入飞行状态，使所述干扰端按照所述干扰端飞行路径和所述干扰端发射功率进入飞行状态；

在所述飞行状态下，与所述信号发射端进行信息通信。

优选的，所述预设约束条件包括：

信号发射端飞行速率不超出信号发射端最大飞行速率；

信号发射端平均发射功率不超出信号发射端最大平均发射功率；

信号发射端峰值功率不超出信号发射端最大峰值功率；

干扰端飞行速率不超出干扰端最大飞行速率；

干扰端平均发射功率不超出干扰端最大平均发射功率；