《无人机蜂群中继器攻击模拟研究》

本研究致力于探讨无人机群通信信道在遭受攻击时的抗干扰保护问题，该问题因军事与民用领域（情报、监控及物流）威胁增长而日益重要。中继器的使用扩展了无人机群的通信范围并改善了协调能力，但同时也增加了对定向干扰等攻击的脆弱性。利用NetCracker软件开发了一个包含基站、中继器、空中基站、无人机群及模拟拒绝服务攻击的攻击者模型。该模型能够分析干扰对通信的影响，综合考虑误码率、延迟与吞吐量等参数。仿真结果表明，在事务间隔时间为零点零一秒且事务规模为十万比特时，数据包丢失率可达百分之三十。本研究创新点在于将中继器网络与实时攻击模拟相结合，填补了现有研究的空白。

无人机群的开发与应用在军事和民用领域（包括侦察、监控、农业和物流）正积极发展。中继器的使用延伸了通信距离并提升群体协调能力，但同时也增加了系统遭受攻击的脆弱性。本研究的重要性源于威胁态势的增长、军事冲突中无人机攻击事件的增加，以及定向干扰等新型通信压制方法的出现。无人机群需要稳定通信信道以实现自组织与损耗适应。中继器的丢失可能导致群体完全失序。现代通信系统易受干扰影响，从而降低群体效能。攻击建模能够预测群体在对抗中的行为，优化控制算法并提高抗干扰能力，这对保障安全与效率至关重要。现有文献证实了攻击建模综合方法的必要性。主要研究空白在于缺乏对中继器通信信道攻击及其对群体抗干扰能力影响的研究。为实现紧急远程控制与状态监控，需建立与远、近程无人机的可靠通信。本研究旨在开发一个仿真模型，用于分析带中继器的无人机群所受攻击并评估攻击影响。为此创建了无人机群通信信道模型以模拟拒绝服务攻击。

通信信道模型

图一所示模型采用NetCracker软件环境开发，用于模拟带中继器的无人机群所受攻击。模型包含以下关键组件：传输战术数据与公共数据的基站；提供基站与空中基站间通信的中继节点。后者负责与无人机群的通信联络。

无人机群由五架无人机组成，每架无人机与基站进行数据包交换。攻击者生成干扰，影响空中基站、中继器与无人机群之间的通信。这模拟了真实电子战场景，如信号干扰。模型参数见表一。中继器位于距基站三十公里处，空中基站距中继器十公里，群内各无人机距空中基站十公里。本模型的建立动机源于研究无人机群在真实条件下抗攻击韧性的需求，其中通信对协调与数据传输至关重要。中继器的使用使得对典型无人机群联合任务（如侦察或监控）的扩展通信网络建模成为可能。攻击元素的加入反映了真实威胁，如现代冲突中积极使用的电子战（例如使用无人机防御者型步枪实施干扰）。模型考虑了多种通信参数（误码率、延迟、吞吐量），从而能够评估攻击对网络效能的影响。信道带宽与低误码率等模型参数反映了现代无人机通信标准（如长期演进/第五代移动通信技术），而延迟时间满足实时数据传输要求。中继器的使用增强了真实性，因此类平台日益广泛应用于提供远距离通信。本模型的独创性在于：所提出模型中无人机群与中继器的集成独特地将群体与中继节点相结合，便于研究网状网络在攻击背景下的特性。多数研究聚焦于直接无人机-地面或无人机-卫星通信，而带中继器的网状网络仍未充分研究。通过加入攻击者模拟群体行为来实现实时攻击模拟，也是一种新颖方法，因为许多无人机通信模型未考虑干扰对群体通信的影响。本模型的新颖之处在于其采用综合方法研究攻击，而先前研究仅关注通信或识别等个别方面而未考虑攻击因素。