一种无人机编队跨层验证方法技术

本发明专利技术公开了一种无人机编队跨层验证方法

【技术实现步骤摘要】
一种无人机编队跨层验证方法、系统、存储介质及设备


[0001]本专利技术涉及一种无人机编队跨层验证方法
、
系统
、
存储介质及设备，属于通讯领域
。

技术介绍

[0002]无人机因为其有移动性高
、 部署灵活和运行成本低等特点，广泛作为运输飞行器和通信中继，无人机编队由多个无人机组成，能够执行多种任务
。
由于无线通信信道的不稳定性，攻击者更容易非法截获与篡改无人机之间的通信信息，这给无人机编队的通信网络带来了巨大的安全挑战
。
一旦无人机编队的通信网络遭到窃听与攻击，将会直接影响机身稳定性，导致无人机的坠毁
。
在这一背景下，急需针对无人机编队通信采取相应的验证机制，确保通信内容不被窃取或篡改
。
[0003]传统的身份验证机制很难面对无人机信道的高移动性和时间可变性，如果采用加密技术，无人机间频繁的大数据量通信将会带来大量的资源开销，并且验证速度慢，很难应用在无人机上
。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种无人机编队跨层验证方法
、
系统
、
存储介质及设备，解决了
技术介绍
中披露的问题
。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种无人机编队跨层验证方法，包括：响应于接收到待通信无人机的通信请求，根据通信请求向待通信无人机发送物理层挑战信号；其中，待通信无人机为待与自身通信的无人机，待通信无人机和自身均为依次在应用层完成了初步验证
、
在物理层完成了共享密钥提取的无人机；待通信无人机侧共享密钥和自身的共享密钥构成两者之间的共享秘钥；响应于接收到待通信无人机反馈的当前时隙会话密钥和物理层响应信号，根据预先构建的无人机身份元组列表对当前时隙会话密钥进行搜索验证，提取与当前时隙会话密钥对应的待通信无人机侧共享密钥，采用物理层挑战信号的随机相位对物理层响应信号进行相位差修正，根据提取的待通信无人机侧共享密钥和修正后的物理层响应信号，对待通信无人机进行合法性验证；其中，无人机身份元组列表中存储有无人机之间的会话密钥；在待通信无人机中，物理层响应信号根据物理层挑战信号生成，物理层响应信号封装有待通信无人机侧的共享密钥
。
[0006]无人机进行初步验证的过程包括：向初始化后的受信任
/
证书颁发机构进行注册；响应于接收到注册完成的待通信无人机的应用层通信请求，与待通信无人机进行相互身份认证
。
[0007]若相互身份认证不通过，向受信任
/
证书颁发机构发送举报信号，响应于接收到受
信任
/
证书颁发机构反馈的待通信无人机真实身份，判定相互身份认证通过；其中，受信任
/
证书颁发机构根据举报信号对两端无人机的真实身份进行跟踪
。
[0008]时隙为通信持续时间等步长划分后的时隙，时隙对应的会话密钥为：；式中，为第
c
个时隙第
i1
辆无人机于第
j1
辆无人机之间对应的会话密钥，
SD
x
和
SD
y
为作为随机种子的随机二进制串，为对于
c
次迭代输入
SD
x
的哈希函数值，
{0,1}
*
为0和1组成的所有可能的二进制串，为0和1组成的长度为
N1的二进制串，为对于
C
‑
c+1
次迭代输入
SD
y
的哈希函数值
。
[0009]物理层挑战信号为具有均匀分布在
[0,2
π
)
上的随机相位
、
频率为
f1~f
N
的正弦信号；其中，
N
为发送物理层挑战信号的子载波数量；待通信无人机生成的物理层响应信号为：；式中，
r
a
(t2)
为
t2时刻接收到的待通信无人机反馈的物理层响应信号，
h
i
为第
i
个子载波的信道系数，为待通信无人机共享密钥
k
b
的第
i
个部分映射于物理层响应信号第
i
个子载波的相位，，
M
为2位的灰度码映射操作，
k
b,i
为待通信无人机共享密钥
k
b
的第
i
个部分，
E
s
为信号能量，
T
为信号持续时间，为物理层挑战信号中第
i
个子载波与第
n
个子载波相位差的估计值，为第
n
个子载波的信道相位响应
。
[0010]修正后的物理层响应信号为：；式中，为时刻修改后的物理层响应信号，
θ
i
为物理层挑战信号的第
i
个子载波的随机相位，
θ
n
为物理层挑战信号的第
n
个子载波的随机相位，，为与自身接收到物理层响应信号中第
i
个子载波的相位的差值
。
[0011]根据提取的待通信无人机侧共享密钥和修正后的物理层响应信号，对待通信无人
机进行合法性验证，包括：根据修正后的物理层响应信号，计算；其中，为的圆方差，
N
为发送物理层挑战信号的子载波数量，为时刻第
i
个子载波对应的修正后的物理层响应信号，为的相位；若小于，则待通信无人机合法；其中，为的情况下收到待通信无人机的应答的概率，为待通信无人机共享密钥
k
b
的第
i
个部分映射于物理层响应信号第
i
个子载波的相位，
M
为2位的灰度码映射操作，
k
b,i
为待通信无人机共享密钥
k
b
的第
i
个部分，为的情况下收到第三方无人机的应答的概率，第三方无人机为冒充待通信无人机其他无人机，
k
e
是第三方无人机随机生成的密钥，为第三方无人机侧共享密钥
k
e
的第
i
个部分映射于物理层响应信号第
i
个子载波的相位，
k
e,i
为第三方无人机侧共享密钥
k
e
的第
i
个部分，为自身从物理层响应信号中提取到第
i
个子载波与
k
e,i
匹配的概率，为自身接收第三方无人机发来物理层响应信号第
i
个子载波的相位；若不小于，则待通信无人机不合法，调整共享密钥提取方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种无人机编队跨层验证方法，其特征在于，包括：响应于接收到待通信无人机的通信请求，根据通信请求向待通信无人机发送物理层挑战信号；其中，待通信无人机为待与自身通信的无人机，待通信无人机和自身均为依次在应用层完成了初步验证
、
在物理层完成了共享密钥提取的无人机；待通信无人机侧共享密钥和自身的共享密钥构成两者之间的共享秘钥；响应于接收到待通信无人机反馈的当前时隙会话密钥和物理层响应信号，根据预先构建的无人机身份元组列表对当前时隙会话密钥进行搜索验证，提取与当前时隙会话密钥对应的待通信无人机侧共享密钥，采用物理层挑战信号的随机相位对物理层响应信号进行相位差修正，根据提取的待通信无人机侧共享密钥和修正后的物理层响应信号，对待通信无人机进行合法性验证；其中，无人机身份元组列表中存储有无人机之间的会话密钥；在待通信无人机中，物理层响应信号根据物理层挑战信号生成，物理层响应信号封装有待通信无人机侧的共享密钥
。2.
根据权利要求1所述的无人机编队跨层验证方法，其特征在于，无人机进行初步验证的过程包括：向初始化后的受信任
/
证书颁发机构进行注册；响应于接收到注册完成的待通信无人机的应用层通信请求，与待通信无人机进行相互身份认证
。3.
根据权利要求2所述的无人机编队跨层验证方法，其特征在于，若相互身份认证不通过，向受信任
/
证书颁发机构发送举报信号，响应于接收到受信任
/
证书颁发机构反馈的待通信无人机真实身份，判定相互身份认证通过；其中，受信任
/
证书颁发机构根据举报信号对两端无人机的真实身份进行跟踪
。4.
根据权利要求1所述的无人机编队跨层验证方法，其特征在于，时隙为通信持续时间等步长划分后的时隙，时隙对应的会话密钥为：；式中，为第
c
个时隙第
i1
辆无人机于第
j1
辆无人机之间对应的会话密钥，
SD
x
和
SD
y
为作为随机种子的随机二进制串，为对于
c
次迭代输入
SD
x
的哈希函数值，
{0,1}
*
为0和1组成的所有可能的二进制串，为0和1组成的长度为
N1的二进制串，为对于
C
‑
c+1
次迭代输入
SD
y
的哈希函数值
。5.
根据权利要求1所述的无人机编队跨层验证方法，其特征在于，物理层挑战信号为具有均匀分布在
[0,2
π
)
上的随机相位
、
频率为
f1~f
N
的正弦信号；其中，
N
为发送物理层挑战信号的子载波数量；待通信无人机生成的物理层响应信号为：；式中，
r
a
(t2)
为
t2时刻接收到的待通信无人机反馈的物理层响应信号，
h
i
为第
i
个子载波
的信道系数，为待通信无人机共享密钥
k
b
的第
i
个部分映射于物理层响应信号第
i
个子载波的相位，，
M
为2位的灰度码映射操作，
k
b,i
为待通信无人机共享密钥
k
b
的第
i
个部分，
E
s
为信号能量，
T
为信号持续时间，为物理层挑战信号中第
i
个子载波与第
n
个子载波相位差的估计值，为第
n
个子载波的信道相位响应...

【专利技术属性】
技术研发人员：许毅宁，方小星，田文，董雪珂，丁徐飞，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：