无人机通信网络的安全路由调控方法、装置、系统、设备及介质与流程

本发明涉及通信调控的，尤其涉及一种无人机通信网络的安全路由调控方法、装置、系统、设备及介质。

背景技术：

1、随着无人机（unmanned aerial vehicle，uav）技术的快速发展，利用无人机搭载可见光相机、红外热像仪和激光雷达等传感器对配电线路进行自主巡检已成为电力行业的主流技术手段。在配电巡检任务中，多架无人机组成编队，通过无线自组织网络相互通信，并将采集到的巡检数据（如线路温度异常、绝缘子破损、通道障碍物等信息）经由基站转发至远程分析中心进行处理。

2、然而无人机通信网络可能会受到不同网络攻击，会导致配电巡检任务失败，还可能引发电力系统安全隐患。为此，需要进行安全检测与调控。其中一种常用的方法是：依赖专用入侵检测体系进行检测，例如，依托uav-nidd等真实无人机网络入侵检测数据集，针对mavlink等无人机专属通信协议的漏洞特征，构建定制化入侵检测系统，覆盖黑洞攻击、dns攻击等多种无人机场景特有的网络攻击识别需求，再根据识别结果进行安全调控。

3、但基于规范的入侵检测系统进行检测方法有如下技术问题：入侵检测系统虽然可以针对不同场景进行识别处理，但因签名的检测因规则宽泛，容易将“常规的通信异常”误判为攻击，检测精度低，进而导致后续调控难以适配实际通信状态，调控有偏差。

技术实现思路

1、本发明提供了一种无人机通信网络的安全路由调控方法、装置、系统、设备及介质，能够解决现有技术存在的一个或多个的技术问题。

2、本发明实施例的第一方面提供了一种无人机通信网络的安全路由调控方法，所述方法包括：

3、通过无人机通信网络获取无人机的实时检测数据，其中，所述实时数据包括无人机传感器巡检任务的巡检数据、无人机的坐标参数以及无人机向基站转发的转发报告；

4、基于所述巡检数据进行攻击检测处理，得到无人机通信网络的嫌疑节点，其中，所述攻击检测处理包括数据完整性攻击检测、gps欺骗攻击检测和网络可用性攻击检测；

5、利用信念函数计算所述嫌疑节点的全局威胁等级，并基于所述全局威胁等级确定对应的路由安全决策方案对无人机通信网络进行安全调控处理。

6、本发明可以实时获取无人机的数据，并对无人机上传的数据进行多项不同的检测，不但可以针对不同场景进行识别处理，而且减少检测误差，避免将“常规的通信异常”误判为攻击，提升检测精度，后续可以根据攻击类型进行调控，以贴合实时通信状态，提升调控的精度。

7、结合第一方面，在一种实现方式中，所述数据完整性攻击检测的检测操作，包括：

8、基于所述巡检数据分别确定均值向量和协方差矩阵；

9、利用所述均值向量和所述协方差矩阵计算数据偏离程度值，所述数据偏离程度值是巡检数据与无人机上传的正常状态数据的马氏距离值；

10、若所述数据偏离程度值大于预设偏离阈值，则确定所述巡检数据对应无人机的通信节点为嫌疑节点，其中，所述预设偏离阈值是采用机器学习的自适应阈值根据无人机的历史数据更新的阈值。

11、结合第一方面，在一种实现方式中，所述坐标参数包括：无人机的gps坐标、发送gps坐标时的信号强度以及往返延时；所述gps欺骗攻击检测的检测操作，包括：

12、利用所述往返延时计算基站与无人机的往返距离值，以及调用对数距离路径损耗模型根据所述信号强度计算反演距离值；

13、基于预设距离误差方差对所述往返距离值和所述反演距离值进行加权融合，得到物理层估计距离值；

14、若所述物理层估计距离值和gps坐标对应的欧氏距离值不满足预设距离值，则确定所述坐标参数对应无人机的通信节点为嫌疑节点。

15、结合第一方面，在一种实现方式中，所述网络可用性攻击检测的检测操作，包括：

16、对所述转发报告的转发行为进行交叉对比，得到转发场景；

17、基于所述转发场景获取节点丢包率，其中，所述节点丢包率是在预设缓存时间内不可用节点的丢包率；

18、若所述节点丢包率大于相邻丢包率，则确定所述节点丢包率对应的通信节点为嫌疑节点，其中，所述相邻丢包率是所述节点丢包率对应的通信节点的相邻节点的平均丢包率。

19、结合第一方面，在一种实现方式中，所述利用信念函数计算所述嫌疑节点的全局威胁等级，并基于所述全局威胁等级确定对应的路由安全决策方案对无人机通信网络进行安全调控处理，包括：

20、获取所述嫌疑节点的实时观测数据，并利用所述实时观测数据确定攻防效用矩阵以及更新预设的信念函数；

21、利用更新的所述信念函数和所述攻防效用矩阵确定局部威胁等级，并利用所述局部威胁等级计算全局威胁等级；

22、基于所述全局威胁等级与预设等级阈值的比较结果确定所述嫌疑节点的节点类型；

23、根据所述节点类型确定对应的路由安全决策方案，并按照所述路由安全决策方案对无人机通信网络进行安全调控处理。

24、结合第一方面，在一种实现方式中，所述通过无人机通信网络获取无人机的实时检测数据，包括：

25、根据容迟容断网络的路由架构构建无人机通信网络，并获取所述无人机通信网络的维护激活时隙数；

26、若所述维护激活时隙数小于预设最大激活时隙数，则基于所述无人机通信网络向无人机发送激活指令，以供无人机基于所述激活指令采集并反馈实时检测数据，其中，所述预设最大激活时隙数是根据所述无人机通信网络中部署的无人机数量进行自适应调整得到。

27、本发明实施例的第二方面提供了一种无人机通信网络的安全路由调控装置，所述装置包括：

28、获取模块，用于通过无人机通信网络获取无人机的实时检测数据，其中，所述实时数据包括无人机传感器巡检任务的巡检数据、无人机的坐标参数以及无人机向基站转发的转发报告；

29、检测模块，用于基于所述巡检数据进行攻击检测处理，得到无人机通信网络的嫌疑节点，其中，所述攻击检测处理包括数据完整性攻击检测、gps欺骗攻击检测和网络可用性攻击检测；

30、调控模块，用于利用信念函数计算所述嫌疑节点的全局威胁等级，并基于所述全局威胁等级确定对应的路由安全决策方案对无人机通信网络进行安全调控处理。

31、本发明实施例的第三方面提供了一种无人机通信网络的安全路由调控系统，所述系统包括：基站、若干个中继节点以及多台无人机；

32、所述基站分别与若干个所述中继节点以及多台所述无人机连接，以构建成无人机通信网络；

33、所述基站执行如上所述的无人机通信网络的安全路由调控方法。

34、相比于现有技术，本发明实施例提供的一种无人机通信网络的安全路由调控方法、装置、系统、设备及介质，其有益效果在于：本发明可以通过无人机通信网络获取无人机的实时检测数据；基于巡检数据分别进行数据完整性攻击检测、gps欺骗攻击检测和网络可用性攻击检测，得到无人机通信网络的嫌疑节点；利用信念函数计算嫌疑节点的全局威胁等级，并基于全局威胁等级确定对应的路由安全决策方案对无人机通信网络进行安全调控处理。本发明可以实时获取无人机的数据，并对无人机上传的数据进行多项不同的检测，不但可以针对不同场景进行识别处理，而且减少检测误差，避免将“常规的通信异常”误判为攻击，提升检测精度，后续可以根据攻击类型进行调控，以贴合实时通信状态，提升调控的精度。