无人机操纵权限辨识方法与流程

本发明涉及高安全性语音控制技术领域，更具体地，涉及一种无人机操纵权限辨识方法。

背景技术：

无人机在情报获取、打击目标、战场评估等方面发挥越来越重要的作用，几乎应用于战争的各个阶段，世界军事大国均把无人机作为军事能力发展的重要方向。现有技术中已经存在诸多语音识别和语音控制技术，应用于无人机的例如有申请号为cn201510145362的中国发明专利申请提供了一种适用于无人机的语音控制方法，包括：(1)遥控装置接收语音指令；(2)将语音指令发送到无人机的控制单元；(3)无人机的控制单元将语音指令分解成若干个单独动作的指令；(4)无人机控制单元对所述若干个单独动作的指令进行预演；(5)无人机根据预演结果，向遥控装置提供反馈信息。

同时，随着通信技术的快速发展，干扰、窃听等手段窃取通话语音信息而导致数据泄露的问题日趋严重，极易造成严重损失。因此，语音通信的安全性问题变得越来越重要，用户对于语音通信的保密性需求也显得尤为迫切。现有技术中，此方面的应用主要集中于简单地在地面控制端加密、在无人机端解密的方式进行，但过程过于繁琐，增加了处理器的负荷，或者即便终端提供多种加密等级，也无法供地面控制端向多个无人机选择相应的加密等级，操作实用性差、安全度低，尤其是表示操纵权限的语音指令更是有这方面的顾虑。

技术实现要素：

为了克服现有技术中对于协同式无人机的表示操纵权限的语音安全识别技术的短板，本发明提供了一种无人机操纵权限辨识方法，用于在多个彼此协作的无人机之间辨识操纵权限的语音指令信号，该方法包括以下步骤：

(10)生成表示无人机操纵权限的语音指令信号；

(20)地面控制台向多个彼此协作的不同无人机发送所述语音指令信号，所述无人机对语音指令信号进行辨识，其中发送指令信号时所述多个无人机之一及与其邻近的其余无人机之间接收的语音指令信号不完全一致。

进一步地，所述步骤(20)进一步包括：

(1)为各无人机所在区域动态地划分多个子区域，各子区域的范围是随时间timei变化的且各子区域至少包括两架无人机，i＝0，1，2，…，n，n为大于2的自然数，在各子区域内至少有两个从无人机节点，设p1为在timei时刻同一第一子区域r内存在c架无人机的概率，在该第一子区域的相邻子区域j内具有d架子无人机的概率为pj，j＝1，2，3，…，k，k为大于2的自然数，sc和sd分别表示在第一子区域和相邻子区域j内的从无人机节点的数量，p和q是大素数，zq表示有q个元素的大素数有限域，则p1满足hilbert(f(x))表示对函数f(x)进行希尔伯特变换，sc表示第一子区域的面积，sd，j表示该第一子区域的相邻子区域j的面积，e是sd，j对1-k取均方根的均方根值；

(2)在各个子区域中确定分别对应于一架无人机的主无人机节点和从无人机节点，所述主无人机节点用于接收来自地面控制台的语音指令信号v主，所述从无人机节点用于接收来自其自身所在的子区域内的主无人机节点的语音指令主信号v从m以及来自与其自身所在的子区域相邻的子区域j的从无人机节点的语音指令参考信号v从s,j，该子区域j内具有d架无人机，其中v从m＝v主×k，v从s，j＝v主×pd,j，函数表示取函数f(x)的上整数；

(3)所述各个主无人机节点根据所述语音指令主信号和所述语音指令参考信号进行通信；

(4)根据步骤(3)的通信结果，所述各主无人机节点进行语音识别，其中对于第一子区域r的窗函数为

进一步地，各从无人机节点发送的语音指令参考信号与各子区域范围的变化同步。

进一步地，各从无人机节点发送的语音指令参考信号与各子区域范围的变化异步。

进一步地，所述语音指令主信号包括语音指令中除时间信息和方向信息以外的语音信息，所述语音指令参考信号包括语音指令中关于指令被执行时间的时间信息和关于无人机将变向的方向信息。

进一步地，所述地面控制台对待发送给所述各无人机的语音指令进行加密，加密密钥为w(id，q²，e，zq)，其中id为待接收语音指令主信号的主无人机节点所在子区域的无人机总数，且id在p和q²之间，其中w(f(x))表示对函数f(x)进行小波变换。

进一步地，所述步骤(3)包括：

(31)设节点a为主无人机节点，节点b为从无人机节点，idb表示节点a所在子区域的id，节点a和节点b在时间段pi内安全通信，以s0h1(timei)为种子生成节点a和节点b之间通信的密钥，则节点a直接提取b的公钥kb,pi：＝(h1(idb),h1(timei))，其中h1(f(x))表示f(x)的高斯函数；

(32)计算第一会话密钥为：

其中e^f(x)表示e的f(x)次幂；

(33)节点b直接提取a的公钥ka,pi：＝(h1(ida),h1(timei))，计算第二会话密钥：

进一步地，所述步骤(4)包括：节点a利用所述第一会话密钥对节点a和节点b的数据进行解密，节点b利用所述第二会话密钥对节点a和节点b的数据进行解密。

进一步地，所述子区域为圆形区域或正多边形区域。

进一步地，所述子区域的划分发生改变的周期与地面控制台发出语音指令的周期成正比。

进一步地，在不同的所述周期内，所述主无人机节点和从无人机节点开启不同的通信信道，用于与地面控制台通信。

进一步地，所述通信信道在地面控制台被预先记录，并按照该预先记录的顺序根据时间的改变而依次被用于所述地面控制台向所述无人机发送语音指令。

本发明的有益效果是：能够降低语音远程控制过程中对语音加密和解密算法的依赖度，利用多机协作模式提高了语音识别过程中窗函数的密级，提高了无人机在实际协同飞行过程中各自语音指令被破解或拦截的难度，从而极大地增强了远程控制的安全性。

附图说明

图1为本发明提供的无人机操纵权限辨识方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细地说明：

如图1所示，本发明提供了一种无人机操纵权限辨识方法，用于在多个彼此协作的无人机之间辨识操纵权限的语音指令信号，该方法包括以下步骤：

(10)生成表示无人机操纵权限的语音指令信号；

(20)地面控制台向多个彼此协作的不同无人机发送所述语音指令信号，所述无人机对语音指令信号进行辨识，其中发送指令信号时所述多个无人机之一及与其邻近的其余无人机之间接收的语音指令信号不完全一致。

优选地，所述步骤(20)包括：

(1)为各无人机所在区域动态地划分多个子区域，各子区域的范围是随时间timei变化的且各子区域至少包括两架无人机，i＝0，1，2，…，n，n为大于2的自然数，在各子区域内至少有两个从无人机节点，设p1为在timei时刻同一第一子区域r内存在c架无人机的概率，在该第一子区域的相邻子区域j内具有d架子无人机的概率为pj，j＝1，2，3，…，k，k为大于2的自然数，sc和sd分别表示在第一子区域和相邻子区域j内的从无人机节点的数量，p和q是大素数，zq表示有q个元素的大素数有限域，则p1满足hilbert(f(x))表示对函数f(x)进行希尔伯特变换，sc表示第一子区域的面积，sd，j表示该第一子区域的相邻子区域j的面积，e是sd，j对1-k取均方根的均方根值；

(2)在各个子区域中确定分别对应于一架无人机的主无人机节点和从无人机节点，所述主无人机节点用于接收来自地面控制台的语音指令信号v主，所述从无人机节点用于接收来自其自身所在的子区域内的主无人机节点的语音指令主信号v从m以及来自与其自身所在的子区域相邻的子区域j的从无人机节点的语音指令参考信号v从s,j，该子区域j内具有d架无人机，其中v从m＝v主×k，v从s，j＝v主×pd,j，函数表示取函数f(x)的上整数；

(3)所述各个主无人机节点根据所述语音指令主信号和所述语音指令参考信号进行通信；

(4)根据步骤(3)的通信结果，所述各主无人机节点进行语音识别，其中对于第一子区域r的窗函数为

优选地，各从无人机节点发送的语音指令参考信号与各子区域范围的变化同步。

优选地，各从无人机节点发送的语音指令参考信号与各子区域范围的变化异步。

优选地，所述语音指令主信号包括语音指令中除时间信息和方向信息以外的语音信息，所述语音指令参考信号包括语音指令中关于指令被执行时间的时间信息和关于无人机将变向的方向信息。

优选地，所述地面控制台对待发送给所述各无人机的语音指令进行加密，加密密钥为w(id，q²，e，zq)，其中id为待接收语音指令主信号的主无人机节点所在子区域的无人机总数，且id在p和q²之间，其中w(f(x))表示对函数f(x)进行小波变换。

优选地，所述步骤(3)包括：

(31)设节点a为主无人机节点，节点b为从无人机节点，idb表示节点a所在子区域的id，节点a和节点b在时间段pi内安全通信，以s0h1(timei)为种子生成节点a和节点b之间通信的密钥，则节点a直接提取b的公钥kb,pi：＝(h1(idb),h1(timei))，其中h1(f(x))表示f(x)的高斯函数；

(32)计算第一会话密钥为：

其中e^f(x)表示e的f(x)次幂；

(33)节点b直接提取a的公钥ka,pi：＝(h1(ida),h1(timei))，计算第二会话密钥：

优选地，所述步骤(4)包括：节点a利用所述第一会话密钥对节点a和节点b的数据进行解密，节点b利用所述第二会话密钥对节点a和节点b的数据进行解密。

优选地，所述子区域为圆形区域或正多边形区域。

优选地，所述子区域的划分发生改变的周期与地面控制台发出语音指令的周期成正比。

优选地，在不同的所述周期内，所述主无人机节点和从无人机节点开启不同的通信信道，用于与地面控制台通信。

优选地，所述通信信道在地面控制台被预先记录，并按照该预先记录的顺序根据时间的改变而依次被用于所述地面控制台向所述无人机发送语音指令。

优选地，所述多个彼此协作的无人机进行密钥协商。由于所有节点私有的第二部分均是s0h1(timei)，因此可以把s0h1(timei)作为群组会话密钥或以s0h1(timei)为种子生成群组会话密钥。

优选地，在所述解密期间，还包括对从节点进行密钥撤销。现有技术中并不存在密钥撤销处理，然而经申请人研究和试验发现，这种撤销能够有效地保障多个彼此协作的无人机之间的通信和加密、解密操作的流程控制顺畅，进而为本发明的主或从无人机节点的有效性更新提供极富价值的参考。设当前时间阶段为ti，时间参数为timei，私钥撤销包括三部分：异常通知，当节点b侦测到节点a的异常行为时，b将会生成并签名一个针对节点a的指控信息其中sb是一个防重放攻击的时间戳。然后b把该指控消息签密发送到d-pkg节点；撤销信息生成，d-pkg节点收到指控信息后，验证节点b的身份，并解密该消息。门限值r的目的是防止未被发现的叛变节点伪造可以任意地针对合法节点的指控消息，r如何选择就要平衡侦测灵敏度和误报率之间的关系了。如果针对节点a的指控数达到门限值r，选择t个d-pkg节点选举一个组长，每个d-pkg节点用自己的主私钥分额计算si,a＝sih1(ida)并签密发送给组长，组长计算撤销信息：然后广播消息如果在一定的时间范围内，其他d-pkg节点没有收到撤销消息则重新选举一个组长，并指控原组长；撤销确认，网络中的其他节点收到针对节点a的撤销消息后，将用w2＞验证撤销消息的正确性，验证成功则记录该消息并不再与节点a进行任何信息交流。

其中的“签密”过程是指带签密的加密过程。设已知：h1:{0，1}^*→g^*；h2:g^*→z^*q；h3:z^*q→{0，1}^*；h4:{0，1}^*→z^*q；m∈{0，1}^*；w1＝m0p0。设节点idi向节点idj签密消息，“签密”具体实现如下：

1：节点idi随机选择b∈z^*q；

2：计算u＝b·p和v＝b^-1·(h4(m)·w1+h2(u)·m0h1(idi))

3：计算g＝e(h1(idj),w1)^b和并将<c,u,v>发送给节点idj；

4：节点idj用自己的私钥m0h1(idj)计算

5：节点idj验证消息m，如果成立，节点idj接收消息，否则认为不合法。

以上结合附图详细说明了本发明，但是本领域的普通技术人员知道，说明书仅是用于解释权利要求书。但本发明所要求的保护范围并不局限于说明书。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明批露的技术范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应涵盖在本发明所要求的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。