一种基于多天线技术的车辆无线通讯防窃听安全防护方法技术

一种基于多天线技术的车辆无线通信防窃听安全防护方法，包括以下步骤：步骤一：信号收发器先向车载多天线收发机发送训练序列来进行信道估计；步骤二：车载多天线收发机内设置多副天线来对训练序列信号进行接收，并根据训练序列来估计信号收发器天线与车载多天线收发机天线之间的信道状态信息；步骤三：考虑信道增益，不断调试其加权比例，使得车载多天线收发机每根天线发射的信号在到达信号收发器时信号正向叠加达到最强，而到达窃听设备时信号相互干扰，使得窃听设备接受到的信息失真，从而达到防窃听目的。本发明专利技术可实现对车辆正常运行时非法窃听的防护，可解决车辆智能化发展过程中车辆通信安全问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多天线技术的车辆无线通讯防窃听安全防护方法
本专利技术涉及车载无线通信安全
，适用于具备多天线无线通信系统的车辆，具体涉及一种基于多天线传输信道的物理层算法实现车辆防窃听的方法。
技术介绍
近年来，随着汽车智能化和网联化技术的快速发展，汽车已不再是一个封闭的个体。由于无线通信互联技术的应用，使得车与车(Vehicle-to-Vehicle，V2V)，车与基础设施(Vehicle-to-Infrastructure，V2I)，车与云(Vehicle-to-Cloud，V2C)的信息交互成为可能。但是开放的通信网络也使得智能网联汽车面临网络攻击的可能性。例如，车辆信息在交换过程中被恶意地截获、窃听，造成车主的个人隐私泄露，进而导致不可估量的后果。车辆防窃听研究的主要目标是防止窃听者对车辆通信中的信息进行监听、窃取破译，并利用窃听信息对车辆发起主动攻击。因此，提出一种防窃听的方法是普及智能网联汽车的重要一环。多天线技术因在改善通信质量，充分利用空间资源等方面存在着明显的优势。并且在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，可以成倍的提高系统信道容量与通讯速率，因此被视为下一代移动通信的核心技术。车辆通讯作为移动通讯的重要一环，将多天线技术应用到车辆无线通讯中已成为车辆发展的必然新趋势。现阶段的防窃听技术主要针对军事上的应用，基于车辆的防窃听研究相对较少，但随着车辆智能化程度的逐渐提高，汽车面临的通信安全问题日益严重。例如，当车辆之间的通信信息被人恶意窃听，可能造成车主的个人信息泄露，攻击者利用获得的信息从事非法欺诈等行为；攻击者也可能会将窃听到的部分信息，进行截取、篡改，干扰智能汽车的正常行驶。有鉴于此，迫切需要提供一种车辆防窃听方法，以便保障车辆通信过程中的安全性和完整性。
技术实现思路
本专利的目的在于提供一种基于多天线技术的车辆无线通讯防窃听安全防护方法，防止窃听者对车辆通信中的信息进行监听、窃取破译，并利用所窃取的信息对车辆发起攻击。为实现上述目的，本专利技术将采取以下技术方案：一种基于多天线技术的车辆无线通讯防窃听方法，其特征在于，本专利技术所述方法是一种针对多天线传输信道的物理层算法，该算法能够干扰窃听设备或仪器，进而实现车辆防窃听；进一步的，多天线技术还可以根据不同信道的特征自适应选择传输信道，使每根天线发射的信号在合法接收端正向叠加达到信号强度最强，而在其他节点信号互相抵消，降低合法节点误码率，增加了窃听设备对消息的截获难度，从而达到车辆防窃听的目的。一种基于多天线技术的车辆无线通讯防窃听方法，包括以下步骤：步骤一：首先，信号收发器先向车载多天线收发机发送训练序列来进行信道估计；步骤二：车载多天线收发机内设置多副天线来对训练序列信号进行接收，并根据训练序列来估计信号收发器天线与车载多天线收发机天线之间的信道状态信息；步骤三：考虑信道增益，不断调试其加权比例，使得车载多天线收发机每根天线发射的信号在到达信号收发器时信号正向叠加达到最强，而到达窃听设备时信号相互干扰，使得窃听设备接受到的信息失真，从而达到防窃听目的。所述步骤一中，在通信过程中，信息收发器向车载多天线收发机发送训练序列的目的是估计出信号收发器的天线到达接收端的信道系数和信道质量。所述步骤二中，车载多天线收发机将每根天线接收到的信号与原始信号进行比对，从而估计出每根天线的信道系数和信道质量。所述步骤三中，信号收发器与车载多天线收发机之间的信道增益必须足够大，以保证消息能够顺利传输到接收端。因此，车载多天线收发机预先设定一个信道容量门限Q。且车辆无线通讯时采用多天线的方式发送消息。以香农定理作为理论依据，车载多天线收发机根据每根发射天线源与信号收发器单天线对应的信道质量和与窃听设备对应的信道质量，不断调试车载多天线收发机每根发射天线信号权重并且调整天线方向，使信号收发器处的信道容量CR大于或者等于信道容量门限Q，而其它地点的窃听设备信道容量CW小于信道容量门限Q。由于合法信号收发器的信道容量大于或者等于信道容量门限Q，因此信号正向叠加达到强度最强。而在其他节点位置的窃听设备信道容量小于信道容量门限Q，因此信号会有不同程度互相抵消，增加了窃听设备对消息的截获难度，从而达到车辆防窃听的目的。通过上述方法即可对车辆无线通讯进行窃听安全防护，防止窃听者对车辆通信中的信息进行监听、窃取破译，并利用所窃取的信息对车辆发起攻击，可解决车辆智能化发展过程中车辆无线通讯信息安全问题。本专利技术的有益效果在于：针对非法攻击者对车辆通信中的信息进行监听、窃取，本专利技术提出了一种基于多天线技术的车辆无线通讯防窃听方法，该方法涉及车载多天线通信技术与物理层安全算法，能够显著提升正常信息的通信效率，干扰非法窃听设备获取信息，保障了车辆通信的隐私，为智能车辆与智能交通的普及提供了必备条件。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1为本专利技术一种基于多天线技术的车辆无线通讯防窃听安全防护示意图图2为本专利技术一种基于多天线技术的车辆无线通讯防窃听安全防护模型的流程图。编号说明：1.车载多天线收发机；2.信号收发器；3.窃听设备。具体实施方式下面将结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。如图1所示为车辆多天线无线通讯防窃听系统模型示意图。系统中包括有1车载多天线收发机：配多天线收发机，以便把通信信息安全地传输给目的节点；2信号收发器：受设备复杂度限制，只配备单天线收发单元；3窃听设备。车载多天线收发机采用R根天线排成一列发射信号，每两根天线之间的距离为发射信号波长的一半，以保证任意两根天线发送的信号之间互不干扰。每根天线的导通与否受其导通开关控制。每根天线发送信号的功率强弱受功率分配器控制。另外，车载多天线收发机可以根据接收到的训练信号估计出每根天线与信号收发器的距离，车载多天线收发机通过控制每根天线发送信号的相位使得各个信号在到达车外信号收发器时恰好正向叠加，多天线形成的联合信号在目的接收端处信号强度最强。而在其他方向上不同天线发送的信号互相干扰，信号质量弱于合法接收端，从而实现防窃听的目的。车辆多天线无线通信系统物理层安全传输防窃听的具体流程如图2所示，其具体的操作如下：S202：信号收发器先向车载多天线收发机发送训练序列；S204：车载多天线收发机根据接收到的训练序列估计每根天线的通道增益，以此来进行信道估计，估计出发送天线到达车载多天线收发机端的信道系数和信道质量，并依据这些估计值来调节车载多天线收发机的发射功率和强度，并且车载多天线收发机采用多副天线来对信号进行接收，并将每根天线接收到的信号与原始信号进行比对，然后根据训练序列来估计每一根车载多天线收发机发送天线和信号收发器接收天线之间的信道状态信息；S206：车载多天线收发机根据接收到的训练序列估计每根天线的信道增益，考虑信道增益，不断调试其加权比例，使得车载多天线收发机每根天线发射的信号到达合法的信号收发器时正向叠加信号达到最强，而其它地点的窃听设备接收的每根天线的信号相互干扰，使得窃听到的信息失真，从而达到防窃听目的；S208：车载多天线收发机发送信息；S210：车辆数据安全传输。本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多天线技术的车辆无线通讯防窃听安全防护方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：信号收发器先向车载多天线收发机发送训练序列来进行信道估计，其中，所述车载多天线收发机发送阵列里有若干个一样的全向辐射天线阵元，以便具备多天线模式；步骤二：所述车载多天线收发机内设置多副天线来对训练序列信号进行接收，然后所述车载多天线收发机根据训练序列来估计所述信号收发器的天线和所述车载多天线收发机天线之间的信道状态信息；步骤三：考虑信道增益，不断调试其加权比例，使得所述车载多天线收发机每根天线发射的信号在到达所述信号收发器时信号正向叠加达到最强，而到达窃听设备时信号相互干扰，使得所述窃听设备接受到的信息失真，从而达到防窃听目的。

【技术特征摘要】
1.一种基于多天线技术的车辆无线通讯防窃听安全防护方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：信号收发器先向车载多天线收发机发送训练序列来进行信道估计，其中，所述车载多天线收发机发送阵列里有若干个一样的全向辐射天线阵元，以便具备多天线模式；步骤二：所述车载多天线收发机内设置多副天线来对训练序列信号进行接收，然后所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：余贵珍，王斯奋，秦洪懋，冀浩杰，赵付霞，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11