面向电力应用的无人机通信环境安全评估架构与设计

摘要

【目的】针对电力应用中无人机通信环境安全进行评估，并设计提出一种有效的安全架构与设计方案，以解决电力巡检中无人机通信面临的电磁干扰、数据安全等问题，确保无人机在复杂电磁环境下的高效协同作业和数据安全传输。【方法】研究分析了无人机协作无线网络结构及其面临的安全威胁，特别是电力线附近强烈的电磁干扰对无人机通信的影响。提出了一种基于身份密码学的无人机协作无线网络解决方案，通过设计增强型通信协议与防干扰机制，确保无人机在强电磁环境下仍能稳定地传输关键数据。此外，研究还引入了实体间的相互验证、签名及通信数据的身份验证机制，以提升无人机通信的整体安全性。【结果】实验结果表明，所提出的安全评估架构设计方案在不同无人机数量、通信失败率、电磁干扰强度和数据包大小下均表现出较高的数据恢复率和较少的资源消耗。特别是在高电磁干扰环境下，系统仍能保持较高的数据恢复率和容错能力，可有效抵御潜在的网络入侵和数据窜改威胁。【结论】提出的安全评估架构与设计方案能够显著提升电力巡检中无人机通信的安全性和可靠性，降低信息泄露的风险，并在复杂电磁环境下实现高效协同作业。研究创新之处在于:结合了身份密码学和公钥机制，设计了一种轻量且高效的安全解决方案，为电力巡检任务中的无人机通信网络提供了有效安全保障。

关键词

无人机 / 通信环境 / 身份密码学 / 公钥机制 / 签名 / 无线网络 / 容错分析

基金资助

国家自然科学基金项目(U22B6008); 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司科技项目(CGYKJXM20220111)