CN113316079A - 多策略物联网安全防护方法 - Google Patents

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沈航
徐成泽
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Abstract

本发明提供一种多策略物联网安全防护方法，包括：将禁飞区域划分为过渡区域、警戒区域和敏感区域，并在过渡区域、警戒区域和敏感区域分别设置通讯节点，在所述敏感区域内设置攻击装置；控制过渡区域、警戒区域和敏感区域的通讯节点检测所述过渡区域、警戒区域和敏感区域内的无人机，并分别向所述无人机发送对应的禁飞区域标识信息；当所述无人机不遵从禁飞区域标识信息且进入敏感区内10米或以上时，启动所述攻击装置攻击所述无人机。本发明对禁飞区域进行分级管理，可以逐级提高防护级别，当无人机不遵从禁飞区域标识时，能够及时发起攻击，能够确保对禁飞区域的防护。

Description

多策略物联网安全防护方法
技术领域
本发明涉及物联网防护技术领域，尤其涉及一种多策略物联网安全防护方法。
背景技术
无人机的智能化使无人机市场走向大众化，促使整个无人机行业的繁荣。但是，随着使用者增多继而出现了坠机、黑飞等无人机飞行安全事件频发。由于无人机不能向监管部门传输实时飞行数据，使得民航空管部门无法监控其飞行情况，从而无从了解无人机安全飞行状态。
如何确保无人机安全和规范化使用，成为民用航空技术发展的重点。在无人机飞行区域管理，避免无人机被不法分子操控进入军事、政治等敏感地区是目前的重点研究方向，目前，无人机监管主有三大技术：无人机电子围栏、无人机云、探测打击，但都只使用基于无人机自己所带的简单的地图匹配方式来控制无人机避免进入上述区域，不法分子很容易通过非法手段避开现有的防范手段而进入敏感区域。
发明内容
本发明提供的多策略物联网安全防护方法，能够对禁飞区域进行完善的防护。
本发明提供一种多策略物联网安全防护方法，包括：
将禁飞区域划分为过渡区域、警戒区域和敏感区域，并在过渡区域、警戒区域和敏感区域分别设置通讯节点，在所述敏感区域内设置攻击装置；
控制过渡区域、警戒区域和敏感区域的通讯节点检测所述过渡区域、警戒区域和敏感区域内的无人机，并分别向所述无人机发送对应的禁飞区域标识信息；
当所述无人机不遵从禁飞区域标识信息且进入敏感区内10米或以上时，启动所述攻击装置攻击所述无人机。
可选地，还包括对所述无人机飞行轨迹预测：
将获得的描述无人机飞行位置点的经纬度坐标转换成高斯平面直角坐标系下的平面坐标；
采用最小二乘曲线拟合算法来对无人机的飞行轨迹进行拟合；
计算无人机飞行轨迹曲线在当前位置点的切线，当所述当前位置点的切线与当前区域内侧相邻区域的边界相交时，判断所述无人机将进入当前区域内侧相邻区域。
可选地，当判断所述无人机将进入当前区域内侧相邻区域时，向所述无人机发送当前区域的内侧相邻区域的禁飞区域标识信息。
可选地，所述过渡区域、警戒区域和敏感区域分别设置多个通讯节点；
同一区域内相邻两通讯节点的覆盖范围具有重合区域；
当所述无人机位于两个或两个以上的通讯节点的重合区域内时，所述两个或两个以上的通讯节点同时向所述无人机发送禁飞区域标识信息。
可选地，所述警戒区域的通讯节点发送的禁飞区域标识信息至少包括要求所述无人机发送身份信息的请求指令。
可选地，所述警戒区域的通信节点接收所述无人机的身份信息并将所述身份信息发送给无人机管理中心；
所述无人机管理中心依据所述身份信息确定所述无人机的控制器信息，并向所述无人机控制器发送停止操控所述无人机的指令。
可选地，所述过渡区域的面积是所述警戒区域10倍，所述警戒区域的面积是所述敏感区域的8倍。
可选地，所述过渡区域内的通讯节点个数是所述警戒区域内的通讯节点个数的1/4，所述警戒区域内的通讯节点个数是所述敏感区域内的通讯节点个数的1/10。
可选地，计算进入所述禁飞区域内的无人机数量，当所述无人机数量大于第一预定数量时，将所述警戒区域变更为敏感区域；当所述无人机数量大于第二预定数量时，将所述过渡区域变更为敏感区域；所述第一预定数量小于所述第二预定数量。
可选地，计算所述无人机进入禁飞区域内的时间，当所述无人机进入禁飞区域内的时间超过预定时间时，所述通信节点向所述无人机发送降落并关闭电力系统的指令。
本发明提供的多策略物联网安全防护方法，将禁飞区域划分为不同的等级，对进入的无人机发送对应的禁飞区域标识，从而能够使无人机的操控者及时发现进入了禁飞区域，并且，当无人机操控者不遵从指令进入敏感区之后，能够及时的对无人机发起攻击，避免敏感区域的信息泄露。从而，能够克服现有物联网中无人机容易被非法使用的问题，提高了无人机的使用安全性。
附图说明
图1为本发明一实施例多策略物联网安全防护方法的流程图；
图2为本发明一实施例多策略物联网安全防护方法的禁飞区域划分示意图；
图3为本发明一实施例多策略物联网安全防护方法的无人机飞行轨迹预测流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种多策略物联网安全防护方法，如图1所示，包括：
如图2所示，将禁飞区域划分为过渡区域、警戒区域和敏感区域，并在过渡区域、警戒区域和敏感区域分别设置通讯节点，在所述敏感区域内设置攻击装置；
控制过渡区域、警戒区域和敏感区域的通讯节点检测所述过渡区域、警戒区域和敏感区域内的无人机，并分别向所述无人机发送对应的禁飞区域标识信息；
当所述无人机不遵从禁飞区域标识信息且进入敏感区内10米或以上时，启动所述攻击装置攻击所述无人机。
具体地，将禁飞区域由内到外分成3个区域，分别是过渡区域、警戒区域、敏感区域。
过渡区域中放置过渡区域节点，过渡区域节点可以发送过渡区域标识信息给进入过渡区域的无人机。优选地，过渡区域标识信息中包含禁飞区域的地图信息。
警戒区域中放置警戒区域节点，警戒区域节点可以发送警戒区域标识信息给进入警戒区域的无人机。优选地，警戒区域标识信息中警戒节点的位置信息。
敏感区域中放置敏感区域节点，敏感区域节点可以发送敏感区域标识信息给进入敏感区域的无人机。优选地，敏感区域标识信息中包含强制要求无人机马上降落并关闭所有电力供应的信息。
如果第一无人机进入过渡区域，则第一无人机接收到过渡区域标识信息后，确定禁飞区域的位置，通过第一无人机自带的导航系统避免进入警戒区域和敏感区域，并将第一无人机的飞行速度降低到2千米/小时，飞行高度低于10米，这样做的好处是可以很好地控制无人机的飞行速度和活动范围。
第一无人机发送控制信令配置信息给过渡区域节点。
如果第一无人机进入警戒区域，则第一无人机接收到警戒区域标识信息后，第一无人机关闭自带的导航系统，根据禁飞区域的地图信息和警戒节点的位置信息，第一无人机确认自己在禁飞区域中的位置，如果第一无人机根据禁飞区域的地图信息和警戒节点的位置信息确定自己的位置信息与敏感区域的边界距离小于等于5米，则第一无人机需要主动发送自己的身份信息，将自己的飞行速度降低到1千米/小时，飞行高度低于5米，并避免进入敏感区域，同时第一无人机要周期性地发送定位参考信号；警戒区域节点收到身份信息后，将身份信息转发给无人机管理中心，无人机管理中心启动敏感区域中保护系统。
如果第一无人机进入敏感区域，则第一无人机接收到敏感区域标识信息后，第一无人机需要马上降落并关闭所有的电力系统；保护系统根据定位参考信号确定第一无人机的位置，如果第一无人机进入敏感区域10米后还继续飞行，则保护系统启用攻击装置击毁第一无人机。
可选地，还包括对所述无人机飞行轨迹预测：
将获得的描述无人机飞行位置点的经纬度坐标转换成高斯平面直角坐标系下的平面坐标；
采用最小二乘曲线拟合算法来对无人机的飞行轨迹进行拟合；
计算无人机飞行轨迹曲线在当前位置点的切线，当所述当前位置点的切线与当前区域内侧相邻区域的边界相交时，判断所述无人机将进入当前区域内侧相邻区域。
具体地，进行GPS坐标到平面直角坐标的转换。采用坐标转换方法，将获得的描述无人机飞行位置点的经纬度坐标转换成高斯平面直角坐标系下的平面坐标，下一步在平面直角坐标系下进行无人机飞行轨迹的曲线拟合。
采用改进的最小二乘曲线拟合算法来对无人机的飞行轨迹进行预测。针对采用传统的最小二乘曲线拟合算法，仅仅依靠在某一时刻对无人机飞行轨迹的单次曲线拟合来预测该无人机飞行轨迹的不足之处，提出了改进的最小二乘曲线拟合算法，采用分段函数对无人机的飞行轨迹曲线进行描述，不间断地对无人机的飞行轨迹进行预测。
计算无人机飞行轨迹曲线在当前位置点的切线。在预测出无人机的飞行轨迹曲线后，接着求出该飞行轨迹曲线在当前位置点的切线，由于飞行轨迹某一点的切线则说明了无人机在该点的飞行方向，通过计算该切线是否与电子围栏相交来预测接下来该无人机是否会进入禁飞区，而每次数据采集时刻都会更新当前位置点，因此每次求得的当前点切线都有可能不同，从而可以实时、不间断地预测该无人机是否会进入禁飞区。
这样能够提前判断无人机是否会进入下一区域，从而能够有利于下一区域的通讯节点对无人机的检测和下一区域的通讯节点及时发送对应的禁飞区域标识。
可选地，当判断所述无人机将进入当前区域内侧相邻区域时，向所述无人机发送当前区域的内侧相邻区域的禁飞区域标识信息。
从而能够及时提醒无人机即将进入防护级别更高的区域，使无人机及时飞离而不进入下一区域。
可选地，所述过渡区域、警戒区域和敏感区域分别设置多个通讯节点；
同一区域内相邻两通讯节点的覆盖范围具有重合区域；
当所述无人机位于两个或两个以上的通讯节点的重合区域内时，所述两个或两个以上的通讯节点同时向所述无人机发送禁飞区域标识信息。
可选地，所述警戒区域的通讯节点发送的禁飞区域标识信息至少包括要求所述无人机发送身份信息的请求指令。
这样能够提高无人机接收到禁飞区域标识的成功率，有利于避免无人机继续进入禁飞区域。
可选地，所述警戒区域的通信节点接收所述无人机的身份信息并将所述身份信息发送给无人机管理中心；
所述无人机管理中心依据所述身份信息确定所述无人机的控制器信息，并向所述无人机控制器发送停止操控所述无人机的指令。
能够为无人机管理中心提供充足的信息，通过无人机管理中心操控无人机离开，为禁飞区域的防护提供了另一种手段。
可选地，所述过渡区域的面积是所述警戒区域10倍，所述警戒区域的面积是所述敏感区域的8倍。这样做的好处提早预防存在恶意企图的无人机进入敏感区域。
可选地，所述过渡区域内的通讯节点个数是所述警戒区域内的通讯节点个数的1/4，所述警戒区域内的通讯节点个数是所述敏感区域内的通讯节点个数的1/10。这样做的好处当无人机接近禁飞区域中心时，确保无人机能大概率地成功接收敏感区域节点发出的信息。
可选地，计算进入所述禁飞区域内的无人机数量，当所述无人机数量大于第一预定数量(例如5架)时，将所述警戒区域变更为敏感区域；当所述无人机数量大于第二预定数量(例如10架)时，将所述过渡区域变更为敏感区域；所述第一预定数量小于所述第二预定数量。这样做的好处当有多个无人机都试图进入敏感区域时，可通过扩大敏感区域范围的方法对敏感区域进行更有效的保护。
可选地，计算所述无人机进入禁飞区域内的时间，当所述无人机进入禁飞区域内的时间超过预定时间(例如10分钟)时，所述通信节点向所述无人机发送降落并关闭电力系统的指令。当无人机长时间停留在禁飞区域时，基本上可以判断其具有恶意，因此，需要提高防护级别，要求其降落并关闭电力系统，从而确保禁飞区域的安全。
本实施例提供的多策略物联网安全防护方法，将禁飞区域划分为不同的等级，对进入的无人机发送对应的禁飞区域标识，从而能够使无人机的操控者及时发现进入了禁飞区域，并且，当无人机操控者不遵从指令进入敏感区之后，能够及时的对无人机发起攻击，避免敏感区域的信息泄露。从而，能够克服现有物联网中无人机容易被非法使用的问题，提高了无人机的使用安全性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种多策略物联网安全防护方法，其特征在于，包括：
将禁飞区域划分为过渡区域、警戒区域和敏感区域，并在过渡区域、警戒区域和敏感区域分别设置通讯节点，在所述敏感区域内设置攻击装置；
控制过渡区域、警戒区域和敏感区域的通讯节点检测所述过渡区域、警戒区域和敏感区域内的无人机，并分别向所述无人机发送对应的禁飞区域标识信息；
当所述无人机不遵从禁飞区域标识信息且进入敏感区内10米或以上时，启动所述攻击装置攻击所述无人机。
2.根据权利要求1所述多策略物联网安全防护方法，其特征在于，还包括对所述无人机飞行轨迹预测：
将获得的描述无人机飞行位置点的经纬度坐标转换成高斯平面直角坐标系下的平面坐标；
采用最小二乘曲线拟合算法来对无人机的飞行轨迹进行拟合；
计算无人机飞行轨迹曲线在当前位置点的切线，当所述当前位置点的切线与当前区域内侧相邻区域的边界相交时，判断所述无人机将进入当前区域内侧相邻区域。
3.根据权利要求2所述多策略物联网安全防护方法，其特征在于，当判断所述无人机将进入当前区域内侧相邻区域时，向所述无人机发送当前区域的内侧相邻区域的禁飞区域标识信息。
4.根据权利要求1所述多策略物联网安全防护方法，其特征在于，所述过渡区域、警戒区域和敏感区域分别设置多个通讯节点；
同一区域内相邻两通讯节点的覆盖范围具有重合区域；
当所述无人机位于两个或两个以上的通讯节点的重合区域内时，所述两个或两个以上的通讯节点同时向所述无人机发送禁飞区域标识信息。
5.根据权利要求1所述多策略物联网安全防护方法，其特征在于，所述警戒区域的通讯节点发送的禁飞区域标识信息至少包括要求所述无人机发送身份信息的请求指令。
6.根据权利要求5所述多策略物联网安全防护方法，其特征在于，所述警戒区域的通信节点接收所述无人机的身份信息并将所述身份信息发送给无人机管理中心；
所述无人机管理中心依据所述身份信息确定所述无人机的控制器信息，并向所述无人机控制器发送停止操控所述无人机的指令。
7.根据权利要求1所述多策略物联网安全防护方法，其特征在于，所述过渡区域的面积是所述警戒区域10倍，所述警戒区域的面积是所述敏感区域的8倍。
8.根据权利要求1所述多策略物联网安全防护方法，其特征在于，所述过渡区域内的通讯节点个数是所述警戒区域内的通讯节点个数的1/4，所述警戒区域内的通讯节点个数是所述敏感区域内的通讯节点个数的1/10。
9.根据权利要求1所述多策略物联网安全防护方法，其特征在于，计算进入所述禁飞区域内的无人机数量，当所述无人机数量大于第一预定数量时，将所述警戒区域变更为敏感区域；当所述无人机数量大于第二预定数量时，将所述过渡区域变更为敏感区域；所述第一预定数量小于所述第二预定数量。
10.根据权利要求1所述多策略物联网安全防护方法，其特征在于，计算所述无人机进入禁飞区域内的时间，当所述无人机进入禁飞区域内的时间超过预定时间时，所述通信节点向所述无人机发送降落并关闭电力系统的指令。
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