检索结果-南通市图书馆

作者：柴金伟西安电子科技大学

学位级别：硕士

无人机能够使用户在不冒生命危险的情况下完成重要任务,如果无人机系统遭受网络攻击,可能会造成严重的危害。无人机集群具有的无线通信开放特性让其容易受到Jamming和DDo S攻击。目前抗恶意干扰的相关研究大多数是关于如何减轻接收方来... 详细信息

无人机能够使用户在不冒生命危险的情况下完成重要任务,如果无人机系统遭受网络攻击,可能会造成严重的危害。无人机集群具有的无线通信开放特性让其容易受到Jamming和DDo S攻击。目前抗恶意干扰的相关研究大多数是关于如何减轻接收方来自干扰方的攻击,本文提出了中继辅助无人机的抵抗恶意干扰的方法,利用中继无人机转发来自传输方的信息改善接收方的通信环境,能有效的提高无人机系统的抗干扰性能。此外,无人机系统也可能遭受协同攻击,多个攻击者采用分布式的方式对无人机发起协同攻击,本文在恶意干扰攻击的基础上提出了DDo S和Jamming的联合应用的协同攻击,使用了基于QRE(量子响应均衡)的博弈模型对抗协同攻击。为了解决上述的两个威胁模型,本文构建了两个不同场景分别研究抵抗Jamming和协同攻击,具体研究内容如下:(1)本文建立中继无人机辅助抗干扰场景,采用博弈论的方法对网络中的中继无人机和干扰机之间的博弈过程建模为抗恶意干扰的静态攻防博弈模型,通过分析求解出了博弈的纳什均衡,并且给出了其存在条件,最优中继策略取决于传输成本和网络的信道模型。仿真结果表明中继无人机和干扰机的最大功率、信道增益和距离等参数对无人机系统的收益和误码率具有不同程度的影响。在不完全信息的条件下,中继无人机无法获取网络模型和干扰模型,所以本文使用基于强化学习的技术建立了动态攻防博弈模型,采用了基于快速启动PHC算法动态优化中继无人机的选择策略,通过自主迭代的方法求解最优中继策略。(2)本文利用UDP洪泛攻击和Jamming攻击构建了协同攻击的场景,对基于UDP洪泛的攻击网络、干扰机和被攻击的无人机建模成三方博弈的攻防博弈模型,求解出纳什均衡给出博弈三方的最优策略,传统博弈策略忽略了发起有效的协同攻击的难度,需要两个攻击者制定有效的方案才能实现有效的协同攻击能力。所以针对这类问题,本文提出了量子博弈来预测博弈参与者的行为模式,攻击方需要通过之前的行为不断学习才能发起有效的协同攻击,攻击方和被攻击的无人机同时达到理性才能收敛到纳什均衡。本文通过使用QRE考虑了参与者犯错的倾向,防御者根据QRE推测出攻击方的行为模式,然后再结合纳什均衡从而选择最优的响应策略。(3)在中继无人机辅助抗干扰场景中,仿真结果表明本文提出的中继策略可以有效地提高无人机系统的抗恶意干扰的性能。与Q学习的方案相比,本文提出的基于快速启动PHC算法使得无人系统的BER(误码率)降低了65.1%,系统的收益提高了46.3%,并且系统最优策略的收敛速度也提高了约62%。在协同攻击场景中,仿真结果表明协同攻击下的无人机系统的PDR(数据传递率)对比DDo S攻击低了约47.3%,这表明协同攻击的强度高于DDo S攻击。采用了QRE博弈的收益对比传统博弈的方案,无人机系统平均收益提高了约35.2%,所以本文方案更能有效对抗攻击强度更高的协同攻击。

关键词：无人机安全博弈论量子响应均衡恶意干扰 DDoS

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抗GPS欺骗的无人机轻量级认证方法研究

抗GPS欺骗的无人机轻量级认证方法研究

作者：杜庭萱华中科技大学

学位级别：硕士

随着第五代移动通信网络的普及和移动计算技术的发展,无人机应用需求持续增长,应用领域和应用场景不断扩展。但同时,无人机面临的安全问题也越来越多。身份认证技术作为信息通信安全性的保障,其对于通过无线信道引导无人机与控制台之间... 详细信息

随着第五代移动通信网络的普及和移动计算技术的发展,无人机应用需求持续增长,应用领域和应用场景不断扩展。但同时,无人机面临的安全问题也越来越多。身份认证技术作为信息通信安全性的保障,其对于通过无线信道引导无人机与控制台之间的安全通信至关重要。目前,针对无人机的认证技术面临两项关键挑战:一方面,无人机依赖全球定位系统(Global Positioning System,GPS)接收卫星发送的信号进行定位,一旦GPS模拟器伪装成卫星,发送虚假信号给GPS接收器,无人机就面临被劫持的风险,因此,如何抵抗GPS欺骗是无人机认证的一个难点;另一方面,无人机受载荷体积和功耗的限制,计算和存储资源不足,难以搭载复杂耗时的认证算法,如何在保证认证安全性的同时,有效降低无人机认证协议的复杂度是另一个难点。为了解决这两个问题,论文开展了如下研究:(1)针对GPS欺骗的问题,本文提出了基于双重位置信息的无人机认证方案,考虑到现有无人机系统定位完全依赖独立于无人机和控制台的第三方——GPS卫星,由于其传输的GPS信号结构公开透明,使得GPS欺骗易实现,导致无人机定位安全性不足的问题,本文引入无人机与控制台之间的无线定位,通过无线定位和GPS定位得到的双重位置信息作为认证标准。在GPS欺骗等多种攻击条件下,构建了无人机对地面控制台身份认证的模型,设计了协议,开展了安全性的理论分析。分析结果表明该方案不仅能应对GPS欺骗,还能够有效抵挡中间人攻击、重放攻击和反射攻击等其他多种主流攻击。(2)针对降低认证复杂度的需求,在(1)的基础上,本文进一步优化了认证协议,提出了无人机链式结构认证方案,使用双重位置信息作为认证标准,引入区块链的思想,在连续通信过程中,后续通信利用区块链结构保证安全性,省去了密钥开销,从而在整体上降低了认证的时间开销。构建了消息块链式结构并嵌入无人机对地面控制台身份认证的模型,设计了协议,分析了时间开销,并对无人机认证协议采取链式结构的安全性进行再分析。分析结果表明该方案不仅能缩短认证时间,还能够应对GPS欺骗和其他多种攻击的安全威胁。在理论研究的基础上,对基于双重位置信息的无人机认证方案设计了原理验证实验,实验结果表明对合法身份的成功认证次数约占实验总次数的84.44%,对攻击者的检出率达到98.89%。在实验验证可行性的基础上,开展了仿真验证和性能分析工作。仿真结果表明,基于双重位置信息的无人机认证方案对GPS欺骗能实现高检出率对应低误报率,采用链式结构的无人机认证方案可使认证时间降低36.35%。

关键词：无人机安全认证协议位置认证定位技术区块链

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多无人机协同GPS欺骗研究

多无人机协同GPS欺骗研究

作者：丁永杰南京信息工程大学

学位级别：硕士

近年来,随着无人机产业的迅速发展,无人机在航拍、植保、表演、监测等多个领域得到广泛应用。同时,由于使用门槛的不断降低,无人机使用管控方面暴露的问题也越发明显。为了对未授权的无人机飞行进行有效管控,当前提出了多种解决方案,其... 详细信息

近年来,随着无人机产业的迅速发展,无人机在航拍、植保、表演、监测等多个领域得到广泛应用。同时,由于使用门槛的不断降低,无人机使用管控方面暴露的问题也越发明显。为了对未授权的无人机飞行进行有效管控,当前提出了多种解决方案,其中使用GPS欺骗攻击对无人机的飞行进行干扰是一种相对简单且可行性较高的管控方法。利用这样的攻击可以对未授权的无人机进行驱离或者捕获,以保护区域安全和隐私。但是,当前的GPS欺骗方法主要以地面平台搭载设备进行欺骗攻击,攻击范围有限且灵活性不高,无法应对波达方向检测等GPS攻击防御技术。本文在现有GPS生成式欺骗干扰技术的基础上,提出一种以多无人机为平台的多信源GPS欺骗攻击方案,可以在有效应对波达方向感应检测的基础上实现对不同运动状态目标无人机的GPS欺骗。本研究主要从以下两个方面入手。(1)针对悬停状态的目标无人机,提出了基于NSGA-II的多无人机协同GPS欺骗方案。首先构建了攻击无人机的硬件平台。然后,在硬件平台的基础上设计基于NSGAII的多无人机路径规划和任务分配方案,为攻击无人机分配最优飞行路径。最后,针对悬停状态目标无人机设计两种不同的GPS欺骗方案,实现对目标无人机的禁飞区欺骗和飞行轨迹欺骗。(2)针对存在自主运动的目标无人机,提出了基于YOLO Nano的多无人机协同GPS欺骗方案。首先设计了基于YOLO Nano的单攻击无人机目标追踪方案,实现单攻击无人机上目标方向准确追踪。然后,在单无人机目标追踪的基础上提出基于加权最小二乘法的多攻击无人机协同目标追踪方案,实现对目标无人机的准确定位。最后,提出新的虚假GPS信号计算方法,根据目标无人机自主运动自适应调整攻击无人机飞行轨迹和虚假GPS信号内容。

关键词：无人机安全 GPS欺骗多无人机协同任务分配目标检测

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无人机路径智能规划算法研究

无人机路径智能规划算法研究

作者：于静楠南京信息工程大学

学位级别：硕士

随着网络的快速发展和人工智能技术的不断成熟,许多智能机器人出现在生活中,无人机就是其中之一。无人机是由无线电遥控装置和独立程序操作的无人驾驶飞机,它由车载计算机完全或间歇地操作。与传统的飞机相比,无人机具有体积小,成本低,... 详细信息

随着网络的快速发展和人工智能技术的不断成熟,许多智能机器人出现在生活中,无人机就是其中之一。无人机是由无线电遥控装置和独立程序操作的无人驾驶飞机,它由车载计算机完全或间歇地操作。与传统的飞机相比,无人机具有体积小,成本低,易于使用以及便携式摄像机或其他传感器等优点。无人机用于商业,农业和军事应用等行业的各种任务,包括环境监测,目标识别,边境巡逻以及搜救协助。然而,无人机也暴露了很多问题,最重要的问题是无人机的续航能力。由于无人机的负载能力有限,无法为无人机增加更多电池。如何保证在有效的时间内,无人机智能自主的完成自己的飞行任务。因此,无人机路径智能规划研究是一项特别重要的任务。现如今无人机路径智能规划方案已经有很多了。但这些方案仅局限于离线环境中,动态环境中的无人机路径规划技术少之又少。并且现有的方案使用无人机飞行的距离作为成本函数,来评判一条路径的效益。事实上,无人机路径的效益应该通过无人机的能耗来评价。针对上述两点,本文设计了一种基于进化算法的无人机路径规划方案和基于人工势场法的动态环境无人机路径规划方案。本文主要研究内容如下:(1)提出一种基于进化算法的无人机路径规划方案。在该方案中,首先设计了三个成本函数路径安全成本,长度成本和平滑成本。路径安全成本是用于确定路径是否可行,这样可以保证路径初始种群的多样性;路径的长度成本和平滑度成本直接影响无人机飞行能耗的成本,这两个成本直接作为方案中评估一条路径的适应度。然后,对传统的进化算法进行改进,本方案设计了几种进化操作:替换操作,长度操作,平滑操作,交叉操作和变异操作。通过这些操作来优化生成路径,最终找到一条最优的路径。最后通过和其他方案的对比验证了本方案是可行的。(2)提出一种基于人工势场法的动态环境无人机路径规划方案。在该方案中,为了无人机能够安全有效的在动态环境中安全飞行。首先,设计了一个动态障碍物的建模方案,分析动态障碍物可能与无人机的碰撞位置,将动态障碍物静态化,建立一个新的环境模型;其次,为了满足无人机在动态环境中能够实时的规划路径的需求,提出了一种基于人工势场法的无人机路径规划方案,方案分析现有的人工势场法存在的缺点,然后设计了几种改进方案,最终实时规划无人机的飞行路径。最后,通过仿真对比实验,验证了本方案的效果。

关键词：无人机安全路径规划人工势场法成本函数优化算法

面向无人机集群的频谱接入认证与抗干扰分配模型研究

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面向无人机集群的频谱接入认证与抗干扰分配模型研究

作者：刘亮君南京航空航天大学

学位级别：硕士

目前,无人机群在军事领域的应用越来越广泛,但无线开放性、节点的高度流动性、拓扑高度变化率都给无人机频谱资源的接入安全保护和抗干扰带来了挑战,这使得无人机集群的数据隐私安全和无线传输安全问题也越来越受到重视。而在超密集网... 详细信息

目前,无人机群在军事领域的应用越来越广泛,但无线开放性、节点的高度流动性、拓扑高度变化率都给无人机频谱资源的接入安全保护和抗干扰带来了挑战,这使得无人机集群的数据隐私安全和无线传输安全问题也越来越受到重视。而在超密集网络中复杂的干扰来源导致频谱资源分配困难,且无人机的计算能力和能源消耗有限,所以研究轻量化的安全解决方案是必需的。本课题的研究目的是解决:（1）无线接入和传输过程中的数据隐私安全问题;（2）无线信号的干扰或者恶意干扰问题下频谱资源分配竞争问题。针对这些问题,本文首先提出了基于随机标签的安全认证模型,然后提出了基于平均场博弈的抗干扰频谱分配模型,最后进行了仿真分析。主要的工作内容及成果总结如下:（1）针对无人机蜂群的特点,设计了任务单元模型,并设计了该模型的业务逻辑流程;（2）引入随机标签概念,使用流密码对称加密保证Leader的数据库安全;（3）采用轻量化加密方案联合两种散列算法保护无线传输安全,提高频谱资源接入的安全度同时不消耗过多算力;（4）采用平均场博弈分析了战场无人机的干扰源,定义了干扰项,做出了干扰拓扑分析;（5）基于Upwind和拉格朗日松弛格式的有限差分算法求解了博弈的耦合方程,得到了最佳频谱分配策略,并且达到了平均场均衡。本课题的研究意义在于:（1）在没有高额计算量和通信开销的情况下保护无人机群系统的信息安全;（2）采用轻量化流密码加密和复杂散列、轻量散列方案使移动中的无人机也能产生不确定标签并进行群间验证、被Leader验证;（3）采用平均场博弈理论,能更好的体现大规模环境下的资源博弈情况,分析出干扰环境下频谱的最佳分配策略。（4）与现有的加密算法相比,能更简单有效的保护无人机携带的机密信息,并且采用轻量化算法提高了安全性表现,仿真结果表明在吞吐量、时延、成功抵御攻击次数方面都有优秀表现,同时标签生成呈正态分布表明了方案的可行性;（5）与现有的抗干扰频谱分配算法相比,有更好的吞吐量表现,能达到平均场均衡,提高整个任务过程的效率,具有实际可行性。

关键词：随机标签无人机安全平均场博弈抗干扰