一种星地协同的数据安全传输方法

技术领域

本发明属于安全通信技术领域，涉及一种星地协同的数据安全传输方法。

背景技术

随着低轨星座的不断部署和卫星通信技术的不断进步，各种新颖的卫星应用形式也不断的涌现。未来的卫星通信网络将有效满足用户全时、全域的即时通信需求，为地面传统通信网络提供有力补充。但是，由于无线电介质的开放性，当地面终端与卫星间进行数据信息传输时，处于同一区域的接收者都能接收到无线电信号。因此，星地链路就存在容易被监听的风险。传统的方法大都采用加密的方式来提高信息传输安全，但加密行为的本身就会更加引起窃听者的注意，从而导致针对性的窃听与干扰。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种星地协同的数据安全传输方法，通过基于信息优先级划分的隐蔽传输，降低星地链路通信的可检测性，提高了隐蔽传输的鲁棒性，为提升卫星数据传输的安全性提供了一种解决思路。

本发明解决技术的方案是：

一种星地协同的数据安全传输方法，包括：

建立数据安全传输系统，包括地面终端、卫星和服务站；

通过服务站侦收地面终端附近的电磁信号，并标记每个电磁信号的特征参数；设定共M个电磁信号，n个特征参数；将第i个电磁信号记为I

将侦收的电磁信号I

地面终端和卫星接收到排序后的电磁信号及各电磁信号I

卫星将待发送的信息S划分为各子信息序列S

卫星将排序后的各子信息序列S

地面终端接收卫星发来的调制处理后的E

在上述的一种星地协同的数据安全传输方法，所述地面终端和卫星均实现灵活的改变频点、带宽和波形；所述服务站实现地面终端和卫星间进行通信，并具备识别无线电的功能。

在上述的一种星地协同的数据安全传输方法，所述电磁信号的特征参数包括但不限于功率、调制方式、带宽、频点、占空比。

在上述的一种星地协同的数据安全传输方法，第i个电磁信号I

S1、剔除不在特征参数调节能力范围内的信号；

S2、采用层次分析法计算各特征参数I

S3、对各特征参数I

S4、计算各电磁信号I

在上述的一种星地协同的数据安全传输方法，所述S3中，归一化处理内容包括功率的归一化、调制方式的归一化、带宽的归一化和占空比的归一化。

在上述的一种星地协同的数据安全传输方法，所述S4中，载体适合度A

A

式中，a

在上述的一种星地协同的数据安全传输方法，载体适合度A

在上述的一种星地协同的数据安全传输方法，卫星将待发送的信息S划分为k个子信息序列，分别为S

在上述的一种星地协同的数据安全传输方法，用g(S

在上述的一种星地协同的数据安全传输方法，地面终端根据Table1和Table2，获取待发送的信息S的具体方法为：

S1、地面终端接收调制处理后的E

S2、地面终端根据Table2查找扩频因子，对E

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)与现用隐蔽通信选用空闲频谱资源进行信息传输相比，本发明通过隐藏在周边已有的电磁信号上进行信息的传输，具有更强的伪装性和隐蔽性，也更加节约频谱资源；

(2)本发明提出的基于信息优先级划分的隐蔽传输方法，根据待发送信息的重要程度不同，选用不同的隐蔽策略，即不同的载体信号和扩频因子。与现有技术相比，优先保障了重要信息的传输，具有更强的信息隐蔽传输灵活性和鲁棒性；

(3)本发明提出了载体适合度的计算方法，为隐蔽传输的频率资源选择提供了依据。

附图说明

图1为本发明星地协同的数据安全传输流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步阐述。

本发明提供了一种星地协同的数据安全传输方法，通过基于信息优先级划分的隐蔽传输，降低星地链路通信的可检测性，提高了隐蔽传输的鲁棒性，为提升卫星数据传输的安全性提供了一种解决思路。

星地协同的数据安全传输方法，如图1所示，具体包括如下步骤：

建立数据安全传输系统，包括地面终端、卫星和服务站；地面终端和卫星均实现灵活的改变频点、带宽和波形；所述服务站实现地面终端和卫星间进行通信，并具备识别无线电的功能。

通过服务站侦收地面终端附近的电磁信号，并标记每个电磁信号的特征参数；电磁信号的特征参数包括但不限于功率、调制方式、带宽、频点、占空比。设定共M个电磁信号，n个特征参数；将第i个电磁信号记为I

本发明中第i个电磁信号I

S1、剔除不在特征参数调节能力范围内的信号；

S2、采用层次分析法计算各特征参数I

S3、对各特征参数I

S4、计算各电磁信号I

载体适合度A

A

式中，a

载体适合度A

将侦收的电磁信号I

地面终端和卫星接收到排序后的电磁信号及各电磁信号I

卫星将待发送的信息S划分为各子信息序列S

具体的，卫星将待发送的信息S划分为k个子信息序列，分别为S

卫星将各子信息序列S

卫星将排序后的各子信息序列S

地面终端接收卫星发来的调制处理后的E

地面终端根据Table1和Table2，获取待发送的信息S的具体方法为：

S1、地面终端接收调制处理后的E

S2、地面终端根据Table2查找扩频因子，对E

实施例

(1)服务站获取地面终端周边电磁信号I

服务站侦收地面终端周边的电磁信号，假设侦收到了10个信号，分别标记为I

表1终端周边电磁信号特征参数

(2)服务站计算电磁信号I

步骤2.1：剔除不在地面终端调节能力范围内的信号。

假设地面终端与卫星皆采用了软件可定义技术，频点20GHz～30GHz内调节，可供选择的调制方式有BPSK、QPSK、8PSK、16PSK、16QAM、64QAM，带宽0～100M可调节。那么，信号I

步骤2.2：计算特征参数对应的比例系数α

由于经过步骤2.1的筛选后，信号I

■构造判断矩阵：采用专家法，对各特征参数的重要性进行两两比较打分，结果如下:

其中，判断矩阵的具体数值，采用T.L.Satty提出的1-9标度法：

■计算各特征参数的权值，并进行归一化处理；

归一化后：α

步骤2.3：对各特征参数的值进行归一化处理；

功率的归一化方式为：

则，I

调制方式的归一化方式为：

则，I

带宽的归一化方式为：

则，I

占空比归一化方式为：

则，I

步骤2.4：计算各信号的载体适合度A

其中，A

则，A

A

A

A

A

由于A

(3)服务站将A

(4)卫星对待发送的信息S进行优先级划分，并扩频；

以地面终端发送压缩后的视频信息为例，进行说明。假设信息S为采用了IPPPIPPP…码流结构的视频压缩码流，码流中主要包含了SPS(序列参数)、PPS(图像参数)、I帧、P帧等。其中，SPS、PPS包含了码流中的公共设置信息，如分辨率、档次级别、量化参数等，如果SPS/PPS信息丢失将导致整个视频码流无法解码，是解码时最重要的信息；I帧信息的丢失，将导致随后的P帧(下一个I帧之前的P帧)无法解码，是解码时的重要的信息。

步骤4.1：信息划分；

按照解码时的重要性，可将S信息划分为3部分：S

步骤4.2：信息扩频；

对信息S

步骤4.3：策略共享；

卫星将S

(5)卫星模拟信息I

由步骤(2)中可知，最适合作为隐蔽的载体为信号I

即，E

(6)终端获取信息S；

首先，终端通过遍历适合度查找表Table1可以得知三个信号的调制方式、带宽、带宽、频点等参数。并可据此来完成信号的接收和解调，实现信息E

然后，终端根据Table2查找扩频因子，解扩E

最后，再根据Table2获知S

与现用隐蔽通信选用空闲频谱资源进行信息传输相比，本发明通过隐藏在周边已有的电磁信号上进行信息的传输，具有更强的伪装性和隐蔽性，也更加节约频谱资源。

本发明提出的基于信息优先级划分的隐蔽传输方法，根据待发送信息的重要程度不同，选用不同的隐蔽策略，即不同的载体信号和扩频因子。与现有技术相比，优先保障了重要信息的传输，具有更强的信息隐蔽传输灵活性和鲁棒性。本发明提出了载体适合度的计算方法，为隐蔽传输的频率资源选择提供了依据

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。