基于系留无人机的量子密钥分发方法以及相关设备技术

本申请提供一种基于系留无人机的量子密钥分发方法及相关设备，根据部署成本由低到高确定源节点与其对应的卫星地面站之间的系留无人机部署方案以及宿节点与其对应的卫星地面站之间的系留无人机部署方案，根据源节点与其对应的卫星地面站之间的空间链路遮挡情况和宿节点与其对应的卫星地面站之间的空间链路遮挡情况进一步在上述系留无人机的部署方案中确定出最优的源节点与宿节点之间的目标中继链路，以使源节点和宿节点之间基于目标中继链路进行量子密钥分发。本申请考虑了部署成本和地理条件等因素，可以在源节点和宿节点之间按照优先级选择出最优量子密钥分发的中继链路，保障了量子密钥分发业务的安全性和高效性，提高了中继链路设置灵活性。提高了中继链路设置灵活性。提高了中继链路设置灵活性。

【技术实现步骤摘要】
基于系留无人机的量子密钥分发方法以及相关设备


[0001]本申请涉及通信
，尤其涉及一种基于系留无人机的量子密钥分发方法以及相关设备。

技术介绍

[0002]量子密钥分发(Quantum Key Distribution，QKD)可以使点到点的通信双方共享对称的量子密钥，其信息论安全性由量子物理学原理保障，不受计算复杂度的影响。随着量子密钥分发技术实用化水平的提高，其将逐渐从局域、城域向广域方向发展，通过为广域用户提供量子密钥分发业务，可以有效保障广域用户的端到端安全通信。
[0003]但是，由于广域用户间的物理距离可以达到上千公里，只依赖光纤实现量子密钥分发业务所需的成本以及面临的技术难度较高，对于一些地区来说，复杂的地理条件和恶劣的自然环境可能难以铺设光纤，通常需要借助量子卫星作为中继节点在一对固定的卫星地面站之间协商出量子密钥，并通过固定卫星地面站与广域用户之间的城域光纤量子密钥分发链路将量子密钥进一步分发给广域用户；或者将一对可移动量子卫星地面站分别部署在广域用户的量子密钥分发业务的源、宿节点处，实现其与量子卫星的对接。但是，广域用户的量子密钥分发业务的源、宿节点因地理条件限制可能没有光纤连接至固定的卫星地面站，且由于天气环境、过境时间等因素的影响，可能造成可移动量子卫星地面站无法及时满足量子密钥分发业务需求。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请的目的在于提出一种基于系留无人机的量子密钥分发方法以及相关设备，以解决广域用户的量子密钥分发业务的源、宿节点与其对应的卫星地面站之间进行有效通信的问题。
[0005]基于上述目的，本申请提供了一种基于系留无人机的量子密钥分发方法，应用于由源节点、宿节点、系留无人机、多个卫星地面站、目标量子卫星以及无人机地面站组成的量子密钥分发系统中，所述方法包括：
[0006]响应于接收到目标用户发出的量子密钥分发请求，根据所述量子密钥分发请求确定所述源节点以及所述宿节点；
[0007]计算所述源节点与其城域范围内的多个卫星地面站之间的距离，确定所述多个卫星地面站中与所述源节点之间的距离最近的卫星地面站为第一卫星地面站；计算所述宿节点与其城域范围内的多个卫星地面站之间的距离，确定所述多个卫星地面站中与所述宿节点之间的距离最近的卫星地面站为第二卫星地面站；
[0008]根据部署成本确定所述源节点与所述第一卫星地面站之间的系留无人机的第一部署方案列表；其中，所述第一部署方案列表中包括根据所述部署成本由低到高排序的多个第一部署方案；根据部署成本确定所述宿节点与所述第二卫星地面站之间的系留无人机的第二部署方案列表；其中，所述第二部署方案列表中包括根据所述部署成本由低到高排
序的多个第二部署方案；
[0009]根据所述源节点与所述第一卫星地面站之间的空间链路遮挡情况从所述多个第一部署方案中确定第一目标部署方案；根据所述宿节点与所述第二卫星地面站之间的空间链路遮挡情况从所述多个第二部署方案中确定第二目标部署方案；
[0010]根据所述第一目标部署方案以及所述第二目标部署方案确定所述源节点与所述宿节点之间的目标中继链路，以使所述源节点和所述宿节点之间基于所述目标中继链路进行量子密钥分发。
[0011]基于同一构思，本申请还提供了一种基于系留无人机的量子密钥分发装置，应用于由源节点、宿节点、系留无人机、多个卫星地面站、目标量子卫星以及无人机地面站组成的量子密钥分发系统中，所述装置包括：
[0012]节点确定模块，被配置为响应于接收到目标用户发出的量子密钥分发请求，根据所述量子密钥分发请求确定所述源节点以及所述宿节点；
[0013]参数确定模块，被配置为计算所述源节点与其城域范围内的多个卫星地面站之间的距离，确定所述多个卫星地面站中与所述源节点之间的距离最近的卫星地面站为第一卫星地面站；计算所述宿节点与其城域范围内的多个卫星地面站之间的距离，确定所述多个卫星地面站中与所述宿节点之间的距离最近的卫星地面站为第二卫星地面站；
[0014]第一确定模块，被配置为根据部署成本确定所述源节点与所述第一卫星地面站之间的系留无人机的第一部署方案列表；其中，所述第一部署方案列表中包括根据所述部署成本由低到高排序的多个第一部署方案；根据部署成本确定所述宿节点与所述第二卫星地面站之间的系留无人机的第二部署方案列表；其中，所述第二部署方案列表中包括根据所述部署成本由低到高排序的多个第二部署方案；
[0015]第二确定模块，被配置为根据所述源节点与所述第一卫星地面站之间的空间链路遮挡情况从所述多个第一部署方案中确定第一目标部署方案；根据所述宿节点与所述第二卫星地面站之间的空间链路遮挡情况从所述多个第二部署方案中确定第二目标部署方案；
[0016]密钥分发模块，被配置为根据所述第一目标部署方案以及所述第二目标部署方案确定所述源节点与所述宿节点之间的目标中继链路，以使所述源节点和所述宿节点之间基于所述目标中继链路进行量子密钥分发。
[0017]基于同一构思，本申请还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上任一项所述的方法。
[0018]基于同一构思，本申请还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机实现如上任一项所述的方法。
[0019]从上面所述可以看出，本申请提供的一种基于系留无人机的量子密钥分发方法以及相关设备，应用于由源节点、宿节点、系留无人机、多个卫星地面站、目标量子卫星以及无人机地面站组成的量子密钥分发系统中，该方法包括：响应于接收到目标用户发出的量子密钥分发请求，根据量子密钥分发请求确定源节点以及宿节点；计算源节点与其城域范围内的多个卫星地面站之间的距离，确定多个卫星地面站中与源节点之间的距离最近的卫星地面站为第一卫星地面站；计算宿节点与其城域范围内的多个卫星地面站之间的距离，确
定多个卫星地面站中与宿节点之间的距离最近的卫星地面站为第二卫星地面站；根据部署成本确定源节点与第一卫星地面站之间的系留无人机的第一部署方案列表；第一部署方案列表中包括根据部署成本由低到高排序的多个第一部署方案；根据部署成本确定宿节点与第二卫星地面站之间的系留无人机的第二部署方案列表；第二部署方案列表中包括根据部署成本由低到高排序的多个第二部署方案；根据源节点与第一卫星地面站之间的空间链路遮挡情况从多个第一部署方案中确定第一目标部署方案；根据宿节点与第二卫星地面站之间的空间链路遮挡情况从多个第二部署方案中确定第二目标部署方案；根据第一目标部署方案以及第二目标部署方案确定源节点与宿节点之间的目标中继链路，以使源节点和宿节点之间基于目标中继链路进行量子密钥分发。本申请根据部署成本由低到高确定源节点与其对应的卫星地面站之间的系留无人机部署方案以及宿节点与其对应的卫星地面站之间的系留无人机部署方案，进一步地，根据源节点与其对应的卫星地面站之间的空间链路遮挡情况以及宿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于系留无人机的量子密钥分发方法，其特征在于，应用于由源节点、宿节点、系留无人机、多个卫星地面站、目标量子卫星以及无人机地面站组成的量子密钥分发系统中，所述方法包括：响应于接收到目标用户发出的量子密钥分发请求，根据所述量子密钥分发请求确定所述源节点以及所述宿节点；计算所述源节点与其城域范围内的多个卫星地面站之间的距离，确定所述多个卫星地面站中与所述源节点之间的距离最近的卫星地面站为第一卫星地面站；计算所述宿节点与其城域范围内的多个卫星地面站之间的距离，确定所述多个卫星地面站中与所述宿节点之间的距离最近的卫星地面站为第二卫星地面站；根据部署成本确定所述源节点与所述第一卫星地面站之间的系留无人机的第一部署方案列表；其中，所述第一部署方案列表中包括根据所述部署成本由低到高排序的多个第一部署方案；根据部署成本确定所述宿节点与所述第二卫星地面站之间的系留无人机的第二部署方案列表；其中，所述第二部署方案列表中包括根据所述部署成本由低到高排序的多个第二部署方案；根据所述源节点与所述第一卫星地面站之间的空间链路遮挡情况从所述多个第一部署方案中确定第一目标部署方案；根据所述宿节点与所述第二卫星地面站之间的空间链路遮挡情况从所述多个第二部署方案中确定第二目标部署方案；根据所述第一目标部署方案以及所述第二目标部署方案确定所述源节点与所述宿节点之间的目标中继链路，以使所述源节点和所述宿节点之间基于所述目标中继链路进行量子密钥分发。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个第一部署方案，包括：一级部署方案、二级部署方案以及三级部署方案，其中：所述一级部署方案包括：在所述源节点上方部署系留无人机，在所述第一卫星地面站处部署与所述系留无人机相应的系留无人机地面站；所述二级部署方案包括：在所述第一卫星地面站上方部署系留无人机，在所述源节点处部署与所述系留无人机相应的系留无人机地面站；所述三级部署方案包括：在所述源节点上方部署第一系留无人机，在所述第一卫星地面站上方部署与所述第一系留无人机相应的第二系留无人机。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个第二部署方案，包括：四级部署方案、五级部署方案以及六级部署方案，其中：所述四级部署方案包括：在所述宿节点上方部署系留无人机，在所述第二卫星地面站处部署与所述系留无人机相应的系留无人机地面站；所述五级部署方案包括：在所述第二卫星地面站上方部署系留无人机，在所述宿节点处部署与所述系留无人机相应的系留无人机地面站；所述六级部署方案包括：在所述宿节点上方部署第三系留无人机，在所述第二卫星地面站上方部署与所述第三系留无人机相应的第四系留无人机。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述源节点与所述第一卫星地面站之间的空间链路遮挡情况从所述多个第一部署方案中确定第一目标部署方案，包括：判断所述一级部署方案中的所述源节点上方部署的系留无人机与所述第一卫星地面
站处部署的系留无人机地面站之间的空间链路是否存在遮挡；响应于所述一级部署方案中的所述源节点上方部署的系留无人机与所述第一卫星地面站处部署的系留无人机地面站之间的空间链路不存在遮挡，确定所述一级部署方案为第一目标部署方案。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述源节点与所述第一卫星地面站之间的空间链路遮挡情况从所述多个第一部署方案中确定第一目标部署方案，还包括：响应于一级部署方案中的所述源节点上方部署的系留无人机与所述第一卫星地面站处部署的系留无人机地面站之间的空间链路存在遮挡，判断所述二级部署方案中的所述源节点处部署的系留无人机地面站与所述第一卫星地面站上方部署的系留无人机之间的空间链路是否存在遮挡；响应于所述二级部署方案中的所述源节点处部署的系留无人机地面站与所述第一卫星地面站上方部署的系留无人机之间的空间链路不存在遮挡，确定所述二级部署方案为第一目标部署方案。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述源节点与所述第一卫星地面站之间的空间链路遮挡情况从所述多个第一部署方案中确定第一目标部署方案，还包括：响应于所述二级部署方案中的所述源节点处部署的系留无人机地面站与所述第一卫星地面站上方部署的系留无人机之间的空间链路存在遮挡，判断所述三级部署方案中的所述源节点上方部署的第一系留无人机与所述第一卫星地面站上方部署的第二系留无人机之间的空间链路是否存在遮挡；响应于所述三级部署方案中的所述源节点上方部署的第一系留无人机与所述第一卫星地面站...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹原，王琴，赵永利，张杰，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：