CN108964909A - 基于自主反馈航空量子加密通信方法 - Google Patents

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朱海锋
吴敏
朱会柱
李裕
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Abstract

本发明公开了一种基于自主反馈航空量子加密通信方法，应用于任意二架航空器之间，航空器之间通过量子信道和经典信道进行航空量子通信，在发送方通过以下步骤实现航空量子通信：S11、量子信道生成量子密钥，传输给经典信道，量子信道通过量子纠缠对将量子密钥发送给接收方的量子信道；S12、经典信道将接收到的量子密钥与待传输的数据信息进行加密；S13、经典信道将加密后的数据信息调制为无线信号后，将无线信号发送给接收方的经典信道。本发明实现了对航空器发送的数据信息进行量子加密，对航空加密通信的发展起到巨大的推动作用。

Description

基于自主反馈航空量子加密通信方法
技术领域
本发明涉及一种基于自主反馈航空量子加密通信方法，特别是指将量子通 信方法应用到航空通信***中进行加密的方法。
背景技术
传统的无线安全通信协议中，主要通过升级现有的上层通信协议，在其中田 间安全通信层。安全通信可以检测通信***发生的错误，从而保证消息传输的 安全性。传统无线通信***中，由于对应的加密算法必对应一种解密算法，因 此，航空无线加密通信过程中，也必将导致信息的窃取。
量子通信正以其独特的魅力吸引越来越多的研究人员投入到该领域中，已成 为近期和未来研究的新领域和新热点，尤其引起各国国防部门的高度重视。量 子保密通信是建立在量子力学的基本原理上，利用海森堡不确定性原理和量子 态不可克隆原理，真正实现了绝对的安全通信。目前，研究量子无线通信正在 应用到实际应用***中。
传统无线通信由于计算机水平的进步，经典加密无线通信正变得越来越不安 全，量子保密通信由于其绝对保密安全性，对航空加密通信的发展起到巨大的 推动作用。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种基于自主反馈航空量子加密通信方法，以 实现在航空通信领域中，用量子来对传输数据进行加密，以保障航空通信的安 全性。
本发明的发明目的通过以下技术方案实现：
一种基于自主反馈航空量子加密通信方法，应用于任意二架航空器之间，航 空器之间通过量子信道和经典信道进行航空量子通信，在发送方通过以下步骤 实现航空量子通信：
S11、量子信道生成量子密钥，传输给经典信道，量子信道通过量子纠缠 对将量子密钥发送给接收方的量子信道；
S12、经典信道将接收到的量子密钥与待传输的数据信息进行加密；
S13、经典信道将加密后的数据信息调制为无线信号后，将无线信号发送 给接收方的经典信道。
进一步，还包含在二架航空器之间进行基于反馈的无线量子信道对准，步骤 如下：
S31、先通过相对位置的估计获取相对位置，再通过空间自由搜索进行相 对位置的确定，最后进行通信捕获；
S32，先计算发送方与接收方之间经典信道的角度，再由云台控制器计算 出经典信道与云台之间的角度误差，最后云台控制器根据计算出的角度误差 控制云台调整角度。
一种基于自主反馈航空量子加密通信方法，应用于任意二架航空器之间，航 空器上设有量子信道和经典信道，在接收方通过以下步骤实现航空量子通信：
S21，量子信道通过量子纠缠对将接收到的量子密钥发送给经典信道；
S22，经典信道将接收到的无线信息进行解调，解调出加密后的数据信息 后通过量子密钥进行解密，从而还原出原始数据信息。
附图说明
图1是双通信信道示意图。
图2是基于自主反馈航空量子加密通信方法的流程示意图。
图3是机载量子通信坐标关系。
图4是机载量子直线传输反馈跟踪图。
图5是粗定准的流程示意图。
图6是精定准的流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步的详细说明。
参见图1所示，本实施例所示的一种基于自主反馈航空量子加密通信方法， 应用于任意二架航空器之间，航空器之间通过量子信道和经典信道进行航空量 子通信。参见图2所示，在发送方通过以下步骤实现航空量子通信：
S11，量子信道生成密钥，传输给经典信道，量子信道将密钥通过量子纠 缠对，将密钥信息发送出去。
S12，经典信道将接收到得量子密钥与自己带传输的信息进行加密。
S13，经典信道将加密信息通过数据调制，将信息通过无线信道发送出去；
在接收方通过以下步骤实现航空量子通信：
S21，量子信道接收端通过量子纠缠对讲接收到的密钥信息传输给接收端 的经典信道；
S22，接收端将接收到的无线信息进行解调，解调出信息后通量子密钥信 息进行解密，从而还原出原始传输信息。
在航空量子通信***中，由于飞机是机载运动平台，而传输量子通信必须 采用直线传输，因此，本发明设计了基于反馈的无线量子信道对准方法。
如图4航空量子通信方法主要包括粗定准和精确定准两个过程；
S31，粗定准(如图5)：先通过相对位置的估计获取相对位置，再通过空 间自由搜索进行相对位置的确定，最后进行通信捕获；
S32，精确定准(如图6)：先计算发送方与接收方之间经典信道的角度， 再由云台控制器计算出经典信道与云台之间的角度误差，最后云台控制器根 据计算出的角度误差控制云台调整角度。算法步骤为：
设两架飞机的坐标系如图3所示，在惯性系下，飞机的状态为：其中，P＝[x,y,z]T以飞机1看飞机2为例，飞机的状态为： 飞机2在飞机1中的相对坐标为：其中，R为机体 系到惯性系的转移矩阵。同样，飞机1在飞机2的坐标系下的转移矩阵为：
通过上式可知，飞机2在飞机1坐标系中的位置为：设量 子通信云台相对于飞机的位姿关系为：
为保证量子通信装置之间的点对点直线通信，因此，飞机2在云台坐标系 中的位置为：[d,0,0]，其中，由此可以得出云 台相对于机体的转移矩阵表达式为：
由此可以得出云台1相对于机体1的姿态：同理可以求出云 台2与机体2之间的相对姿态。
即为云台控制器的控制角度，将此角度作为输出量，即可完成 量子通信的对准。

Claims (3)

1.一种基于自主反馈航空量子加密通信方法，应用于任意二架航空器之间，航空器之间通过量子信道和经典信道进行航空量子通信，在发送方通过以下步骤实现航空量子通信：
S11、量子信道生成量子密钥，传输给经典信道，量子信道通过量子纠缠对将量子密钥发送给接收方的量子信道；
S12、经典信道将接收到的量子密钥与待传输的数据信息进行加密；
S13、经典信道将加密后的数据信息调制为无线信号后，将无线信号发送给接收方的经典信道。
2.根据权利要求1所述的一种基于自主反馈航空量子加密通信方法，其特征在于还包含在二架航空器之间进行基于反馈的无线量子信道对准，步骤如下：
S31、先通过相对位置的估计获取相对位置，再通过空间自由搜索进行相对位置的确定，最后进行通信捕获；
S32，先计算发送方与接收方之间经典信道的角度，再由云台控制器计算出经典信道与云台之间的角度误差，最后云台控制器根据计算出的角度误差控制云台调整角度。
3.一种基于自主反馈航空量子加密通信方法，应用于任意二架航空器之间，航空器上设有量子信道和经典信道，在接收方通过以下步骤实现航空量子通信：
S21，量子信道通过量子纠缠对将接收到的量子密钥发送给经典信道；
S22，经典信道将接收到的无线信息进行解调，解调出加密后的数据信息后通过量子密钥进行解密，从而还原出原始数据信息。
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