Способ защитного кодирования данных, получаемых оптическими сенсорами беспилотных авиационных систем


Авторы

Григорьев Е. К.*, Сергеев А. М.

Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, ул. Большая Морская, 67, Санкт-Петербург, 190000, Россия

*e-mail: ev.grig95@gmail.com

Аннотация

В работе обсуждается актуальность задачи обеспечения конфиденциальности визуальной информации, получаемой оптическими сенсорами беспилотных авиационных систем (БАС). Делается вывод о том, что основным фактором, препятствующим во внедрении алгоритмов защиты данных, получаемых оптическими сенсорами гражданских БАС является их вычислительная сложность, в связи с этим целесообразным является поиск и внедрение математически простых способов защиты. Предлагается использование матричного маскирования, как альтернативы криптографическим методам для решения обсуждаемой задачи. Рассматривается и анализируется специфика маскирования полноцветных изображений и кадров видеопотока, получаемых полезной нагрузкой БАС. Результаты анализа показывают, что полноцветные изображения в результате маскирования приводятся к шумоподобному виду с полным разрушением контуров исходного изображения, делая невозможными любые визуально-аналитические действия, в случае равенства размеров изображения и размеров матрицы-ключа. Выявлено, что маскирование полноцветных изображений имеет свою специфику в отличие от маскирования полутоновых изображений, обеспечивается лучшее перемешивание пикселов, и как следствие лучшее разрушение контуров исходного изображения, в сравнении с маскированием полутоновых изображений, тем самым, становится возможным маскирование матрицами малых размеров.

Ключевые слова:

беспилотные авиационные системы, маскирование визуальной информации, квазиортогональные матрицы, обеспечение конфиденциальности

Библиографический список

  1. Авдонин И.А., Беляев С.С., Будько М.Б. и др. Организация защищенного канала передачи данных между беспилотным летательным аппаратом и наземной станцией управления на основе одноразовых блокнотов // Информатизация и связь. 2018. № 5. С. 78-84.

  2. Жилин С.В., Архипенко В.В., Басан Е.С. Повышение надёжности оптических каналов передачи данных между БПЛА // Информатизация и связь. 2022. № 2. С. 25-29. DOI: 10.34219/2078-8320-2022-13-2-25-29

  3. Аметинский М.В. Анализ потенциальных угроз системы управления беспилотных летательных аппаратов средних и тяжелых классов // Труды МАИ. 2017. № 94. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=81066

  4. Alawida M., Teh J.S., Alshoura W.H. A New Image Encryption Algorithm Based on DNA State Machine for UAV Data Encryption // Drones, 2023, vol. 7 (38). DOI: 10.3390/drones7010038

  5. Sun X., et al. Physical Layer Security in UAV Systems: Challenges and Opportunities // IEEE Wireless Communications, 2019, vol. 26 (5), pp. 40-47. DOI: 10.1109/MWC.001.1900028

  6. Титов А.Г., Неретин Е.С., Дудкин С.О., Брусникин П.М. Разработка архитектуры бортового сервера данных для применения в составе комплекса радиоэлектронного оборудования с применением концепции интегрированной модульной авионики // Труды МАИ. 2019. № 105. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=104257

  7. Drone Industry Barometer 2022 White Paper. URL: https://droneii.com/project/drone-industry-barometer

  8. Итоги 2022 года для рынка беспилотной авиации. URL: https://aeronext.aero/press_room/analytics/292234

  9. Drone Manufacturers Ranking 2022. URL: https://droneii.com/product/drone-manufacturers-ranking#download

  10. Scydio. Security Trust Center. URL: https://www.skydio.com/security-trust-center

  11. Parrot. Cybersecurity. URL: https://www.parrot.com/en/drones/anafi-ai/technical-documentation/cybersecurity

  12. DJI Security White Paper. URL: https://security.dji.com/data/resources/

  13. Сенцов А.А., Поляков В.Б., Иванов С.А., Помозова Т.Г. Метод перехвата малоразмерных и малозаметных беспилотных летательных аппаратов // Труды МАИ. 2023. № 129. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=173033. DOI: 10.34759/trd-2023-129-21

  14. Hooper M. et al. Securing commercial WiFi-based UAVs from common security attacks // IEEE Military Communications Conference, 2016, pp. 1213-1218. DOI: 10.1109/MILCOM.2016.7795496

  15. Востриков А.А., Сергеев М.Б., Литвинов М.Ю. Маскирование цифровой визуальной информации: термин и основные определения // Информационно-управляющие системы. 2015. № 5 (78). С. 116-123. DOI: 10.15217/issn1684-8853.2015.5.116

  16. Востриков А.А., Мишура О.В., Сергеев А.М., Чернышев С.А. О выборе матриц для процедур маскирования и демаскирования изображений // Фундаментальные исследования. 2015. № 2 (ч. 24). С. 5335–5339.

  17. Сергеев А.М. Структурированные по Уолшу двухуровневые и модульно двухуровневые квазиортогональные матрицы для маскирования изображений // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2023. Т. 66. № 5. С. 399-408. DOI: 10.17586/0021-3454-2023-66-5-399-408

  18. Балонин Ю.Н., Востриков А.А., Сергеев М.Б. О прикладных аспектах применения М-матриц // Информационно-управляющие системы. 2012. № 1 (56). С. 92-93.

  19. Tokarevskiy I.V., Sentsov A.A., Sergeev M.B. Features of Matrix Masking of Digital Radar Images // 2022 Wave Electronics and Its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF), 2022, pp. 488-491. DOI: 10.1109/WECONF55058.2022.9803393

  20. Григорьев Е.К., Сергеев А.М. Оценка качества матричного маскирования цифровых звуковых данных // Труды учебных заведений связи. 2023. Т. 9. № 3. С. 6-13. DOI: 10.31854/1813-324X-2023-9-3-6-13

  21. Ерош И.Л., Сергеев А.М., Филатов Г.П. О защите цифровых изображений при передаче по каналам связи // Информационно-управляющие системы. 2007. № 5 (30). С. 20-22.

  22. Чернышев С.А. Разработка и исследование метода матричного маскирования видеоинформации в глобально распределенных системах: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Санкт Петербург, 2017. – 120 c.

  23. The Lenna Story. URL: http://lenna.org/

  24. Aerial images (512x512). URL: https://universe.roboflow.com/alex-shamota-hsa0p/aerial-images-512-512-2

  25. Балонин Н.А., Балонин Ю.Н., Востриков А.А., Сергеев М.Б. Вычисление матриц Мерсенна-Уолша // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2014. № 11 (125). С. 51-56.

  26. Балонин Н.А., Сергеев М.Б. Максимум детерминанта бициклических матриц с каймой // Информационно-управляющие системы. 2023. № 3 (124). С. 2-14. DOI: 10.31799/1684-8853-2023-3-2-15

  27. Балонин Н.А., Сергеев М.Б. Критские матрицы Одина и Тени, сопровождающие простые числа и их степени // Информационно-управляющие системы. 2022. № 1 (116). С. 2-7. DOI: 10.31799/1684-8853-2022-1-2-7

  28. Балонин Н.А., Сергеев М.Б., Суздаль В.С. Динамические генераторы квазиортогональных матриц семейства Адамара // Труды СПИИРАН. 2017. № 5 (54). С. 224-243. DOI: 10.15622/sp.54.10


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход