一种无人机集群系统防入侵的方法技术方案

一种无人机集群系统防入侵的方法，其特征在于，包括：将参与执行任务的多个无人机按层次编成多个自组网络逻辑群组，逻辑群组的形成和逻辑群组中无人机节点的运行无需服务器参与，最小单位的逻辑组包括一个组长无人机节点和多个组员无人机节点；当待加入集群的无人机节点靠近某一逻辑群组中任一无人机节点时，与该靠近的逻辑群组中的该无人机节点建立通信链路，进行握手；辑群组中该无人机节点对该待加入集群的节点进行验证，验证合法的，给所述待加入集群的节点发送网络标识符、网络配置信息和信道信息，使它们加入所述该逻辑群组，并更改信道，验证不合法的，向组长无人机节点发送有外来无人机入侵。本发明专利技术提供的方法防止不合法节点的入侵，增加执行任务的无人机集群系统的安全性。

An Intrusion Prevention Method for UAV Cluster System

An intrusion prevention method for UAV cluster system is presented. The characteristics of the method are as follows: multiple UAVs participating in the mission are grouped into multiple logical groupings of ad hoc networks according to the hierarchy; the formation of logical groupings and the operation of UAV nodes in logical groupings need not involve servers; the logical grouping of the smallest unit includes a group leader UAV node and multiple group member UAV nodes; When the UAV node entering the cluster is close to any UAV node in a logical group, it establishes a communication link with the UAV node in the logical group nearby and shakes hands. In the cluster, the UAV node verifies the node to join the cluster, verifies its validity, and sends network identifier, network configuration information and channel message to the node to join the cluster. In order to make them join the logical group, change the channel, verify the illegality, and send an alien UAV intrusion to the group leader UAV node. The method provided by the invention prevents the intrusion of illegal nodes and increases the security of UAV cluster system performing tasks.

【技术实现步骤摘要】
一种无人机集群系统防入侵的方法
本专利技术涉及一种无人机集群系统防入侵的方法，属于网络安全

技术介绍
现有的无人机集群系统极少，且均使用传统的无线组网方式进行通信。在传统的无线组网通信中，无人机只与地面指控中心等固定网络基础设施通信而不与其他无人机通信。现有的无人机集群系统存在以下几方面的缺陷：(1)受限于传统的点对点通信方式，现有的无人机集群系统只能在单个无人机的有效通信距离范围内进行执行任务，执行任务范围小；(2)所有无人机都只与指控中心或基站进行通信，灵活性差；需要网络基础设施的支持，这要求提前到战场建立基站等基础设施，执行任务难度高；若网络基础设施被敌军打击，整个无人机通信网络将失效，可靠性差，无法适应当前复杂多变的战场环境。这些缺陷削弱了无人机集群的执行任务能力，限制了无人机集群的应用范围，是无人机集群实际执行任务中亟待解决的重要问题。为解决该技术问题，本专利技术人设计了无人机集群系统，该专利技术中，将参与执行任务的无人机按层次进行编队，但是在执行任务过程中，无人机不可避免地会损耗掉，为不消弱执行任务的能力，会需要再增派无人机去支援，但是，这也给无人机集群形成的隐患，敌方会利用无人机入侵我方无人机集群，破坏自组网络，使集群中的各个无人机不能协同执行任务。
技术实现思路
为克服上述缺点，本专利技术的专利技术目的是提供一种无人机集群系统防入侵的方法，其防止不合法无人机的入侵，增加执行任务的无人机集群系统的安全性。为实现所述专利技术目的，本专利技术提供一种无人机集群系统防入侵的方法，其特征在于，包括：将参与执行任务的多个无人机按层次编成多个自组网络逻辑群组，逻辑群组的形成和逻辑群组中无人机节点的运行无需服务器参与，最小单位的逻辑组包括一个组长无人机节点和多个组员无人机节点；当待加入集群的无人机节点靠近某一逻辑群组中任一无人机节点时，与该靠近的逻辑群组中的该无人机节点建立通信链路，进行握手；辑群组中该无人机节点对该待加入集群的节点进行验证，验证合法的，给所述待加入集群的节点发送网络标识符、网络配置信息和信道信息，使它们加入所述该逻辑群组，并更改信道，验证不合法的，向组长无人机节点发送有有外来无人机入侵。优选地，所述认证合格的无人机节点一旦加入所述逻辑群组，就会发现同一逻辑群组内的所有无线节点。优选地，所述逻辑群组内的每个无人机节点都会发现所述认证合格无人机节点，以响应所述认证合格无人机节点加入所述逻辑群组。优选地，辑群组中该无人机节点对该待加入集群的无人机节点进行验证包括：步骤1：待加入集群的无人机节点T向逻辑网中的无人机节点Vd申请加入集群，发送标识为Kt；步骤2：逻辑网中的无人机节点Vd将该标识转发给组长无人机节点；步骤3：组长无人机节点Gr接收发送标识Kt后产生一个随机数R，组长无人机节点Gr根据散列函数Hash计算出散列值S＝H(R,Kt)，并将散列值S分别存储于待加入集群的无人机节点T和组长无人机节点Gr中；步骤4：组长无人机节点Gr把散列值S随机分成n份秘密信息Si，组长无人机节点Gr采用对称加密算法，以密钥kvi对秘密信息Si进行加密运算得到密文值E(kvi,Si)，并将该密文值E(kvi,Si)分发给组长无人机节点Gr所在的逻辑群组中已有的各个无人机节点Vi，所述n为逻辑群组中无人机的节点数；步骤5：各个无人机节点Vi收到组长节点Gr发来的密文值E(kvi,Si)后，以密钥kvi对秘密信息Si进行解密运算D(kvi,Si)，得到秘密信息Si并存储于各个无人机节点Vi自身中；步骤6：无人机节点Vd发起数据接收请求包，要求已有的无人机节点Vi中除无人机节点Vd外的所有无人机节点把收到的秘密信息Si都传输到无人机节点Vd；步骤7：无人机节点Vd在限定的时间内，把收到的所有秘密信息Si恢复成信息S′，同时与收到的来自待认证无人机节点T的散列值S进行比较，若相同，则在整个逻辑群组内广播一个确认判定包；若不相同，则不发送认判定包；步骤8：重复步骤1-7，次数不小于X，重复进行认证实施的过程，如果已有无人机节点Vi中的某一无人机节点U收到确认判定包达到Q＝[2X]+1，则节点U就确认待加入集群的无人机节点T的合法性，允许待加入集群的无人机节点T加入集群，i＝1,2,…n.，n为集群中的组长节点Gr所在的逻辑群组的无人机节点数。优选地，所述逻辑群组内的一个无人机节点消失时，所述逻辑群组内的每个节点都进行终端发现以寻找之。优选地，待加入集群的无人机节点与该靠近的逻辑群组中的该无人机节点建立通信链路包括：S01：待加入集群的无人机节点和逻辑群组内的每个节点将预设频段分成N个子信道，将N个子信道分成n组子信道组，每组子信道组有k个子信道，则N＝n·k；S02：待加入集群的无人机节点在每组的一个空闲信道上重复发送探针，并等待回应；集群中任一节点不断地扫描n组子信道组，并在收到待入群无人机节点所发送的探针时的信道上发送回应信号。S03：待加入集群的无人机节点如果接收到集群中任一终端所发送的回应信号时，则与集群中该节点建立通信连接，待加入集群的无人机节点和集群中该终端进入握手认证阶段；如果没有接收到集群中任一终端所发送的回应信号，则返回S02。优选地，待加入集群的无人机节点在每组的一个空闲信道上重复发送探针，并等待回应包括如下步骤：S03-1：待加入集群的无人机节点选取一个子信道组，以该子信道组为起点重新组成分组的遍历集合；S03-2：待加入集群的无人机节点在该信道组中根据频谱感知是否存在空闲子信道；S03-3：如果该信道组中有空闲子信道，则待加入集群的无人机节点在长度为TTX的时隙中，在该信道组中的一个空闲信道上发送探针；S03-4：待加入集群的无人机节点在长度为TRX的时隙中查询回应信号，其中，TRX＝TTX；S03-5：判断是否收到集群中某一节点的回应信号，如果收到，则进入握手阶段；如果没有收到，则判断是否重复了k次，如果重复了k次，则判断是否遍历了所有的子信道组；如果没有重复k次，则返回S03-3。优选地，集群中任一终端不断地扫描n组子信道组，并在收到待加入集群的无人机节点所发送的探针时在待加入集群的无人机节点发送探针的信道上发送回应信号包括如下步骤：S04-1：集群中每一终端选取一个子信道组，以该子信道组为起点重新组成分组的遍历集合；S04-2：集群中每一终端以时长Tb为一个跳频时隙，以T＝kTb为一个周期，遍历当前子信道组中的所有k个子信道以搜索待加入集群的无人机节点发送的探针；S04-3：如果在当前子信道组中搜索到待加入集群的无人机节点发送的探针，则重点扫描该子信道组并在待加入集群的无人机节点发送探针的子信道上发送回应信号，并进入认证阶段；如果在当前子信道组中没有搜索到待加入集群的无人机节点发送的探针，则判断是否重复了Ω次，如果是，则判断是否历遍了所有子信道组；如果否，则返回S04-2，这里，Ω将其称为重复系数，一般取值Ω〈k与现有技术相比，本专利技术提供的无人机集群系统防入侵的方法，其防止不合法无人机的入侵，增加执行任务的无人机集群系统的安全性，附图说明图1是本专利技术提供的无人机集群系统组成示意图；图2是本专利技术提供的无人机载装置的组成框图；图3是本专利技术提供的无人机能源装置的电路图；图4是本专利技术提供的无人机动力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机集群系统防入侵的方法，其特征在于，包括：将参与执行任务的多个无人机按层次编成多个自组网络逻辑群组，逻辑群组的形成和逻辑群组中无人机节点的运行无需服务器参与，最小单位的逻辑组包括一个组长无人机节点和多个组员无人机节点；当待加入集群的无人机节点靠近某一逻辑群组中任一无人机节点时，与该靠近的逻辑群组中的该无人机节点建立通信链路，进行握手；辑群组中该无人机节点对该待加入集群的节点进行验证，验证合法的，给所述待加入集群的节点发送网络标识符、网络配置信息和信道信息，使它们加入所述逻辑群组，并更改信道，验证不合法的，向组长无人机节点发送有外来无人机入侵。

【技术特征摘要】
1.一种无人机集群系统防入侵的方法，其特征在于，包括：将参与执行任务的多个无人机按层次编成多个自组网络逻辑群组，逻辑群组的形成和逻辑群组中无人机节点的运行无需服务器参与，最小单位的逻辑组包括一个组长无人机节点和多个组员无人机节点；当待加入集群的无人机节点靠近某一逻辑群组中任一无人机节点时，与该靠近的逻辑群组中的该无人机节点建立通信链路，进行握手；辑群组中该无人机节点对该待加入集群的节点进行验证，验证合法的，给所述待加入集群的节点发送网络标识符、网络配置信息和信道信息，使它们加入所述逻辑群组，并更改信道，验证不合法的，向组长无人机节点发送有外来无人机入侵。2.根据权利要求5所述的无人机集群系统防入侵的方法，其特征在于，所述认证合格的无人机节点一旦加入所述逻辑群组，就会发现同一逻辑群组内的所有无线节点。3.根据权利要求2所述的无人机集群系统防入侵的方法，其特征在于，所述逻辑群组内的每个无人机节点都会发现所述认证合格无人机节点，以响应所述认证合格无人机节点加入所述逻辑群组。4.根据权利要求3所述的无人机集群系统防入侵的方法，其特征在于，逻辑群组中该无人机节点对该待加入集群的无人机节点进行验证包括：步骤1：待加入集群的无人机节点T向逻辑网中的无人机节点Vd申请加入集群，发送标识为Kt；步骤2：逻辑网中的无人机节点Vd将该标识转发给组长无人机节点；步骤3：组长无人机节点Gr接收发送标识Kt后产生一个随机数R，组长无人机节点Gr根据散列函数Hash计算出散列值S＝H(R,Kt)，并将散列值S分别存储于待加入集群的无人机节点T和组长无人机节点Gr中；步骤4：组长无人机节点Gr把散列值S随机分成n份秘密信息Si，组长无人机节点Gr采用对称加密算法，以密钥kvi对秘密信息Si进行加密运算得到密文值E(kvi,Si)，并将该密文值E(kvi,Si)分发给组长无人机节点Gr所在的逻辑群组中已有的各个无人机节点Vi，所述n为逻辑群组中无人机的节点数；步骤5：各个无人机节点Vi收到组长节点Gr发来的密文值E(kvi,Si)后，以密钥kvi对秘密信息Si进行解密运算D(kvi,Si)，得到秘密信息Si并存储于各个无人机节点Vi自身中；步骤6：无人机节点Vd发起数据接收请求包，要求已有的无人机节点Vi中除无人机节点Vd外的所有无人机节点把收到的秘密信息Si都传输到无人机节点Vd；步骤7：无人机节点Vd在限定的时间内，把收到的所有秘密信息Si恢复成信息S′，同时与收到的来自待认证无人机节点T的散列值S进行比较，若相同，则在整个逻辑群组内广播一个确认判定包；若不相同，则不发送认判定包；步骤8：重复步骤1-7，次数不小于X，重复进行认证实施的过程，如果已有无人机节点Vi中的某一无人机节点U收到确认判定包达到则节点U就确认待加入集群的无人机节点T的合法性，允许待加入集群的无人机节点T加入集群，i＝1,2,…...

【专利技术属性】
技术研发人员：王乐宁，王宇，张惠民，盛金伟，龚旻，韩雪，贾轩懿，
申请(专利权)人：北京领云时代科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11