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专利号: 202110564190X
申请人: 南通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-07-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于协作干扰技术的无人机中继安全通信的方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、控制中心分别获取信源位置信息、信宿位置信息、中继无人机位置信息、干扰无人机位置信息,并通过中继无人机和/或干扰无人机上装备的摄像机或小型雷达侦测到窃听者的位置信息;

S2、在预设约束条件下,根据S1中获取的所述信源位置信息、信宿位置信息、中继无人机位置信息、干扰无人机位置信息及窃听者的位置信息,计算获得中继无人机优化飞行路径、干扰无人机优化飞行路径;

S3、将S2中求得的所述中继无人机飞行路径发送至中继无人机;将所述干扰无人机飞行路径发送至干扰端,以使中继无人机按照所述中继无人机飞行路径进入飞行状态,同时使干扰无人机按照所述干扰无人机飞行路径进入飞行状态;

S4、在S3中所述飞行过程中,中继无人机先接收从信源传输来的数据信息,然后将数据信息传递给信宿,同时干扰无人机接近窃听者所在位置,实现信息安全通信。

2.根据权利要求1所述的一种基于协作干扰技术的无人机中继安全通信的方法,其特征在于,所述S1中的中继无人机位置信息、干扰无人机位置信息分别包括各自的起飞位置、固定飞行高度及降落位置。

3.根据权利要求1所述的一种基于协作干扰技术的无人机中继安全通信的方法,其特征在于,所述S2中的预设约束条件包括:A.中继无人机和干扰无人机均具有最大飞行速度限制;

B.中继无人机必须先接收信源发送的信号,然后才能将信息转发给信宿,即中继无人机通信必须满足信息因果性约束。

4.根据权利要求1所述的一种基于协作干扰技术的无人机中继安全通信的方法,其特征在于,所述S2中计算的过程包括如下步骤:(1)在无人机飞行轨迹受限条件下,构建最大化系统保密速率的联合优化问题;

(2)将无法直接求解的非凸联合优化原问题拆分为中继无人机飞行轨迹优化与干扰无人机飞行轨迹优化两个子问题;

(3)采用连续凸逼近法将子问题转化为可求解的凸问题;

(4)设计迭代算法给出联合优化问题的数值解。

5.根据权利要求4所述的一种基于协作干扰技术的无人机中继安全通信的方法,其特征在于,所述步骤(4)中的迭代算法包括如下步骤:(4‑1)给定精度ε,取接近零的正值,设置迭代次数初值m=0,最大迭代次数为mmax,初始化 及 其中 的初值为匀速直线运动轨迹;

(4‑2)将 和 作为第m次迭代获得的QR和QJ值;根据QR和QJ的定义,即,以及相关计算公式计算出中

继无人机与信源、信宿及窃听者之间的距离和干扰无人机与信宿及窃听者之间的距离,然后,再根据中继无人机、干扰无人机的固定飞行高度以及相关计算公式计算出信源到中继无人机、中继无人机到信宿、中继无人机到窃听者、干扰无人机到信宿、干扰无人机到窃听者的链路的信道功率增益;最后,根据系统的保密速率表达式计算出Rsec,记为Δ;

(4‑3)

(4‑4)使用 和 求解问题(4‑34),将其求得的解记为(4‑5)使用 和 求解问题(4‑44),将其求得的解记为(4‑6)将 和 作为第m+1次迭代获得的QR和QJ值,根据QR和QJ的定义,即,以及相关计算公式计算出中

继无人机与信源、信宿、窃听者之间的距离和干扰无人机与信宿、窃听者之间的距离,然后,再根据中继无人机、干扰无人机的固定飞行高度以及相关计算公式计算出信源到中继无人机、中继无人机到信宿、中继无人机到窃听者、干扰无人机到信宿、干扰无人机到窃听者的链路的信道功率增益;最后,根据系统的保密速率计算出Rsec,记为(4‑7)若 或m>mmax,则跳到步骤8;否则令 m=m+1,返回步骤3;

(4‑8)将 和 作为最优飞行轨迹 和 迭代结束。