Оценка возможности применения квантовой криптографии и протокола LoRaWAN 2 для установления связи с беспилотным летательным аппаратом

Цель исследования. Современные беспилотные летательные аппараты сталкиваются с проблемами устойчивой связи в условиях радиопомех, сложного рельефа (горы, леса) или активного радиоэлектронного подавления. Одним из возможных решений данной проблемы является применение принципов квантовой криптографии в сочетании с новейшими протоколами связи, такими как LoRaWAN2, способствующими обеспечению защищённой и стабильной передачи данных в сложных условиях.

Целью исследования является оценка возможности применения квантовой криптографии и протокола LoRaWAN 2 для установления и поддержании постоянной устойчивой связи с беспилотным летательным аппаратом.

Методы исследования основаны на понятиях теории статистической радиотехники, теории распространения радиоволн ультравысокочастотного диапазона. Использованы методы многокритериального анализа, параметрического и структурного синтеза. Проанализированы принципы передачи информации с беспилотных летательных аппаратов. Проведена критическая оценка характеристик БПЛА с применением квантовой криптографии и протокола LoRaWAN 2.

Результаты. Приведены аналитические выражения и сравнительные характеристики для оценки перспектив применения квантовой криптографии и протокола LoRaWAN 2 с беспилотными летательными аппаратами. Показано, что при использовании квантовой криптографии вероятность перехвата данных в канале связи с БПЛА составит примерно 1%, что существенно увеличивает его защищенность в отличие от RSA-2048. Квантовая криптография улучшает безопасность БПЛА и получение ключа при незначительном увеличении массы, энергопотребления и скорости. В ближайшие годы с развитием компактных систем её перспективное внедрение станет стандартом для коммерческих дронов.

Заключение. В качестве перспективных направлений исследований и применения в области использования беспилотных летательных аппаратов следует рассматривать применение технологии квантовой криптографии и протокола LoRaWAN 2, способствующие повышению характеристик БПЛА: большую дальность, энергоэффективность, безопасность и масштабируемость.

1. Кузнецова И. А., Гильязов М. Р. Влияние высоты полета беспилотного летального аппарата при обработке данных в автоматизированных программных обеспечениях // Научно-образовательный журнал для студентов и преподавателей «StudNet». 2021. № 5. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-vysoty-poleta-bespilotnogoletalnogo-apparata-pri-obrabotke-dannyh-v-avtomatizirovannyh-programmnyh-obespecheniyah (дата обращения: 10.09.2025).

2. Скрыпников А. В., Денисенко В. В., Евтеева К. С. Защита данных при передаче по беспроводным каналам связи // Международный журнал гуманитарных и естественных наук. 2019. № 8-2. С. 35–38.

3. Паринов М. В., Ветохин В. В., Фёдоров С. М. Анализ возможностей и методика модернизации систем управления, навигации и связи беспилотных летательных аппаратов промышленного назначения на примере изделий фирмы DJI // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2023. № 6. C. 147–155.

4. Булатова А. Р. Квантовая криптография и квантовые вычисления // Вестник Пензенского государственного университета. 2025. № 1 (49). С. 11–14.

5. Букашкин С. А., Черепнев М. А. Квантовые устройства в криптографии // International Journal of Open Information Technologies. 2023. Vol. 11, N 1. P. 104–108.

6. Выдрин Д. Ф., Ситдиков Д. Р. Основные параметры беспроводной технологии LoRaWAN // Academy. 2019. № 2 (41). С. 22–24.

7. Муртазин М. М. Безопасность данных энергоффективной сети LORAWAN // Электронная наука. 2022. № 2. С. 2–8.

8. Олейникова А. В., Сурудин Д. С., Шафеев Д. Е. Квантовые компьютеры: надежды и реальность // Перспективы развития информационных технологий. 2016. № 30. С. 145–153.

9. Довгаль В. А. Интеграция сетей и вычислений для построения системы управления роем дронов как сетевой системы управления // Вестник Адыгейского государственного университета. Серия 4: Естественно-математические и технические науки. 2022. № 1 (296). С. 62–76.

10. Довгаль В. А., Османи К. А. Разработка системы расширения дальности беспилотного летательного аппарата с помощью технологии беспроводной связи LORA // Вестник Адыгейского государственного университета. Серия 4: Естественно-математические и технические науки. 2022. № 3 (306). C. 69–76.

11. Муртазин М. М. Безопасность данных энергоффективной сети LORAWAN // Электронная наука. 2022. № 2. С. 2–8.

12. Серикова Ю. И., Малыгина Е. А. Уязвимости криптографических систем с различными протоколами квантового распределения ключа и ключевая роль биометрии в квантовой криптографии // Universum: технические науки. 2017. № 11 (44). С. 13–15.

13. Олейникова А. В., Сурудин Д. С., Шафеев Д. Е. Квантовые компьютеры: надежды и реальность // Перспективы развития информационных технологий. 2016. № 30. С. 145–153.

14. Оценка возможности применения канала радиосвязи для передачи видеоинформации между беспилотным подводным аппаратом и пультом дистанционного управления / М. Ю. Алемпьев, А. Е. Семенова, Д. С. Коптев, В. Г. Довбня // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2025. Т. 15, № 1. С. 64–78. https://doi.org/10.21869/2223-1536-2025-15-1-64-78

15. Оценка дальности полёта и передачи видеоинформации при мониторинге чрезвычайных ситуаций с беспилотного летательного аппарата в сложных метеорологических условиях / М. Ю. Алемпьев, А. Е. Семенова, Д. С. Коптев, В. Г. Довбня // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2024. Т. 14, № 2. С. 21–39. https://doi.org/10.21869/2223-1536-2024-14-2-21-39

16. Леушин А. В. LoRa как новый вид модуляции. Принцип работы, основные параметры, помехоустойчивость // Техника радиосвязи. 2022. № 2 (53). С. 28–42.

17. Использование пеленгатора радиомаяков на беспилотном летательном аппарате в поисково-спасательных операциях / М. Ю. Алемпьев, А. Е. Семенова, Д. С. Коптев [и др.] // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2024. Т. 14, № 4. С. 129–145. https://doi.org/10.21869/2223-1536-2024-14-4-129-145