[发明专利]任务期间的无人机的多路径通信的系统和计算机实现方法

说明书

本申请公开了任务期间的无人机的多路径通信的系统和计算机实现方法。公开了改善任务期间的无人机(UAV)与地面控制之间的通信的多路径通信的系统和方法。数据库先前存储任务期间要在网络上使用的多个安全数据链路以用于通信并根据覆盖范围和UAV位置进行管理以同时在数据链路之间分发数据流，从而防止第三方可能损害任务的安全性。如果需要，在任务期间可以更新数据库。

技术领域

本公开包括在涉及无人驾驶飞行器(UAV)的航空电信领域中。具体地，本公开涉及地球站与UAV之间增强的安全通信机制。

背景技术

无人驾驶飞行器(UAV)是在没有机组人员的情况下飞行的飞机。UAV可以由人远程操作或者可以能够自主操作。传统地，UAV不会设置有安全通信管理能力。然而，基于地面的控制系统与UAV之间的通信对实现任务目标是极其重要的。在这种情形下，不能确保连续网络连通性。此外，可能需要通过操作一个或多个通信路径或数据链路的异构网络建立通信。

在任务期间，UAV使用具有不同的射频、宽带、以及通信系统类型的不同的数据链路向地面控制发送数据/从地面控制接收数据。UAV还使用如TCP/IP的通信标准。在这方面，多个不同的空中平台、多个特殊功能载运物和任务类型的存在可能会引起易损性。第三方可损害UAV与地面控制之间的通信并通过入侵数据链路而潜在地控制UAV。因此，在这种情况下，地面控制通信数据链路、命令和控制消息(C2消息)、以及交换(上行链路或下行链路)的数据可以是网络攻击的特定目标。通常，威胁可以涉及欺骗、劫持以及干扰(噪声插入到通信信道中)。

当前的减缓威胁技术需要飞机上的复杂且昂贵的电子对抗(ECM)系统。存在这样的技术，即，使用振幅信号、到达时间、一致性、到达角的偏振或差异而基于差别信号来应对欺骗。当数据链路是唯一的时候，他们提供一定程度的减缓。然而如以上说明的，UAV通常使用许多数据链路。此外，任务通常涉及可以使数据链路中断的一个或多个事件，并通常需要数据链路之间的改变。任务期间数据链路的这种多样性是使防范措施的效率降低的一个重要因素。

发明内容

本公开涉及要在无人驾驶飞行器(UAV，无人机)上实现的计算机实现方法和系统，其能够管理通信的安全性和多样性。

TCP/IP通信标准目前局限于每个连接单个路径。本公开特别的方面在于提出使用多路径TCP(MPTCP)，增加处理安全通信的新特征。该MPTCP标准通过允许在相同的连接下每个节点使用多个地址而能够使用多个路径在UAV与地面控制之间进行通信。有利地，在网络上，MPTPC呈现为与TCP一样。同样向后兼容并且各个方面得到改善，包括通信量路由、网络寻址以及连接管理。

MPTCP提供几种益处，其通过同时使用多个接口而提高数据传输的吞吐量。拥塞控制机构可以适于与UAV通信。它们还促使容易使用延迟-中断-容忍网络(DTN)和基于TCP/IP的新相关技术。其可与全球航空电信网络(ATN)集成在一起。

本公开的一个实例涉及任务期间用于无人机(UAV)的多路径通信的机载系统。系统包括数据库、通信单元以及管理单元。数据库被配置为存储在任务期间要在一个或多个网络上使用的多个安全数据链路。通信单元被配置为使用多个安全数据链路在一个或多个网络上通信，并且管理单元被配置为管理数据链路并同时根据覆盖范围和UAV位置在数据链路之间分发数据流。

本公开的一个实例涉及任务期间用于无人机(UAV)的多路径通信的方法。该方法通过包含处理器和存储器的计算机实现，存储器包含计算机可执行指令，当由处理器执行时，该计算机可执行指令使计算机执行以下操作：访问存储了任务期间要在一个或多个网络上使用的多个安全数据链路的数据库并使用多个安全数据链路在一个或多个网络上传送数据流。处理器还执行用于管理数据链路并同时根据覆盖范围和UAV位置在数据链路之间分发数据流的指令。

在各种实施方式中可单独实现或者在其他实施方式中可组合实现已论述的这些及其他特征、功能、以及优点。

附图说明