【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及量子保密通信领域，具体涉及一种量子安全的、基于北斗短报文的无人机控制系统及方法。
技术介绍
1、我国自行研制的北斗导航技术在行业中的应用越来越广泛，北斗短报文通信是指北斗地面终端和北斗卫星、北斗地面监控总站之间能够直接通过卫星信号进行双向的信息传递，通信以短报文(类似手机短信)为传输基本单位，是我国北斗卫星导航系统附带的一项功能特性。其他国家全球卫星导航系统(gnss)不具备此通信功能。通过北斗短报文通信可以在海洋、沙漠和野外等没有普通移动通信信号和网络的地方向外界发布信息。
2、能源电力行业，在电网输变电领域，存在野外山区人员无法到达、无网络覆盖、运检工作量大、作业风险高等特点。在海上风电领域，我国是世界上海上风能资源最丰富的国家之一，海上风电场离岸距离不断增加，海上作业环境复杂，且无通信网络覆盖。迫切需要大量基于远程无线操控的智能化巡检设备来提升工作效率，降低运营成本。目前基于无线网络通信的无人机操控，存在网络高度依赖及操控距离短的问题。同时，电力行业通信数据保密要求等级高，无线传输过程保密手段存在安全隐患。
3、无人机在执行任务时，越过遥控控制范围且处于无普通移动通信信号位置时，无法与地面指控系统进行通信，指令和参数无法进行有效传递。如果应用卫星通信，如海事卫星通信，存在因成本较高无法进行高频次使用的情况，不利于业务的正常开展。无人机装置了北斗卡后，在超出遥控范围且处于无移动通信信号位置时，可以通过北斗短报文进行信息交互和系统控制。但是，由于北斗短报文是明文传输，物理防范薄弱，尤其应用
4、目前移动终端的密钥分发，一大类是基于非对称密钥(公私钥对)体系的，但随着计算机技术的进步，基于传统数学计算复杂度的非对称算法，存在着被破解的可能性。如果采用对称密钥，对称密钥远距离传输也需要使用非对称密钥进行分发，同样存在被破解的可能性：如果对称密钥提前充注的话，两端都需要近距离充注，应用场景受限。
5、量子密钥具有不可克隆、不确定性和测量塌缩的特性，可以实现无法窃听的安全密钥分发。量子密钥相对于其他密钥，具有较高的随机性和安全性，采用量子密钥对移动终端进行密钥分发，将会极大提升信息安全性。但是，如果使用量子密钥等作为对称密钥，又面临着移动终端不容易实现密钥分发的难题。移动终端处在无移动通信信号和网络的地方，不能像联网设备一样与外界进行实时通信，且短报文通信容量小，无法支撑实时密钥分发业务的开展。同时，由于移动终端自身体积和电池电量问题，不可能携带密钥分发设备。
技术实现思路
1、针对现有技术中北斗短报文传输效率低及使用非对称密钥算法对短报文进行加密传输时安全性低的问题，本专利技术提出了一种量子安全的、基于北斗短报文的无人机控制系统及方法，其借助在线量子密钥分发过程实现无人机和无人机地面控制站之间共享量子密钥的分发，相对于使用非对称密钥分发对称密钥具有跟高的安全性，而使用量子密钥对短报文中的内容进行加密能够获得理论上的绝对安全。同时，借助本专利技术还可以高频次地应用北斗多卡机对无人机进行指令发送，由此借助北斗短报文进行飞行控制，可以在无人机上及时实现航向和姿态调整。
2、具体而言，本专利技术的第一方面涉及一种量子安全的基于北斗短报文的无人机控制系统，其包括无人机、无人机地面控制站和量子密钥充注站；
3、所述量子密钥充注站被设置用于借助量子密钥分发过程与无人机地面控制站生成共享量子密钥，以及向无人机充注共享量子密钥；
4、所述无人机地面控制站被设置用于借助共享量子密钥，以加密的方式与无人机进行短报文通信，且包括第一北斗通信模块a；
5、所述无人机被设置用于借助共享量子密钥，以加密的方式与无人机地面控制站进行短报文通信，且包括第二北斗通信模块b；
6、所述第一北斗通信模块a包括多卡机和多张北斗卡；
7、所述多张北斗卡包括第一北斗卡和n张第二北斗卡，n为正整数，其中，所述第一北斗卡被设置用于接收短报文，所述n张第二北斗卡被设置用于按照预设时间间隔δt依次发送短报文。
8、优选地，所述预设时间间隔δt＝1/(f0*n)，f0为第二北斗卡的发送频率；以及/或者，n不大于15。
9、进一步地，所述第二北斗通信模块b包括单卡机和第三北斗卡，所述第三北斗卡被设置用于接收和发送短报文。
10、进一步地，所述无人机地面控制站还包括指挥系统、第一加解密模块a和第一量子密钥分发设备；
11、所述无人机还包括飞控子系统和第二加解密模块b；
12、所述量子密钥充注站包括第二量子密钥分发设备和量子密钥充注机；
13、所述第一和第二量子密钥分发设备被设置用于借助量子密钥分发过程生成共享量子密钥；
14、所述量子密钥充注机被设置用于向无人机充注共享量子密钥；
15、所述指挥系统被设置用于生成飞行指令；
16、所述飞控子系统被设置用于生成飞行参数；
17、所述第一加解密模块a被设置用于利用共享量子密钥对飞行指令进行加密生成第一密文，以及对第二密文进行解密得到飞行参数；
18、所述第二加解密模块b被设置用于利用共享量子密钥对飞行参数进行加密生成第二密文，以及对第一密文进行解密得到飞行指令：
19、所述第一北斗通信模块a被设置用于根据第一密文生成并发送第一短报文，以及接收第二短报文；
20、所述第二北斗通信模块b被设置用于根据第二密文生成并发送第二短报文，以及接收第一短报文。
21、更进一步地，所述无人机还包括导航子系统和密钥存储介质，所述导航子系统包括北斗定位模块和惯导模块，所述密钥存储介质用于存储共享量子密钥；以及/或者，
22、所述第一短报文还包括飞行指令的序号、用于第一密文的共享量子密钥的密钥序号和第一量子密钥分发设备的序号中的至少一个，所述第二短报文还包括飞行参数的序号、用于第二密文的共享量子密钥的密钥序号和第二量子密钥分发设备的序号中的至少一个。
23、本专利技术的第二方面涉及一种量子安全的基于北斗短报文的无人机控制方法，其包括密钥分发步骤和短报文加密传输步骤；
24、所述密钥分发步骤用于在无人机与无人机地面控制站之间分发共享量子密钥；
25、所述短报文加密传输步骤包括飞行指令传输子步骤和飞行参数传输子步骤：
26、在飞行指令传输子步骤中，无人机地面控制站利用共享量子密钥对飞行指令进行加密生成第一密文，根据第一密文生成并通过北斗卫星链路向无人机发送第一短报文，无人机从第一短报文中获取第一密文，并利用共享量子密钥对第一密文进行解密得到飞行指令的明文；
【技术保护点】
1.一种量子安全的基于北斗短报文的无人机控制系统，其包括无人机、无人机地面控制站和量子密钥充注站；
2.如权利要求1所述的无人机控制系统，其中，所述预设时间间隔δT＝1/(f0*N)，f0为第二北斗卡的发送频率：以及/或者，N不大于15。
3.如权利要求1所述的无人机控制系统，其中，所述第二北斗通信模块B包括单卡机和第三北斗卡，所述第三北斗卡被设置用于接收和发送短报文。
4.如权利要求1所述的无人机控制系统，其中：
5.如权利要求4所述的无人机控制系统，其中：
6.一种量子安全的基于北斗短报文的无人机控制方法，其包括密钥分发步骤和短报文加密传输步骤；
7.如权利要求6所述的无人机控制方法，其中，在密钥分发步骤中，先通过量子密钥分发过程在无人机地面控制站和量子密钥充注站之间分发共享量子密钥，再由量子密钥充注站将共享量子密钥充注至无人机。
8.如权利要求6所述的无人机控制方法，其中，所述预设时间间隔δT＝1/(f0*N)，f0为第二北斗卡的发送频率；以及/或者，N不大于15。
9.如权利要
10.如权利要求6所述的无人机控制方法，其借助如权利要求1-5中任一项所述的无人机控制系统来实现。
...【技术特征摘要】
1.一种量子安全的基于北斗短报文的无人机控制系统，其包括无人机、无人机地面控制站和量子密钥充注站；
2.如权利要求1所述的无人机控制系统，其中，所述预设时间间隔δt＝1/(f0*n)，f0为第二北斗卡的发送频率：以及/或者，n不大于15。
3.如权利要求1所述的无人机控制系统，其中，所述第二北斗通信模块b包括单卡机和第三北斗卡，所述第三北斗卡被设置用于接收和发送短报文。
4.如权利要求1所述的无人机控制系统，其中：
5.如权利要求4所述的无人机控制系统，其中：
6.一种量子安全的基于北斗短报文的无人机控制方法，其包括密钥分发步骤和短报文加密传输步骤；
7.如权利要求6所述的无人机控制方法，其中，在密钥分发步...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。