[發明專利]基于無人機中繼的高效無線隱蔽傳輸方法

有效

• 申請號: 202110005062.1
• 申請日: 2021-01-04
• 公開（公告）號: CN112865855B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 胡錦松;國明乾;吳林梅;顏世豪;趙鐵松;陳由甲;鄭海峰
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;H04K1/02;H04W4/029;H04W4/40;H04W52/02;H04W84/18
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 丘鴻超;蔡學俊

1.一種基于無人機中繼的高效無線隱蔽傳輸方法，其特征在于：

無人機以全雙工模式工作，作為向地面K個傳輸節點發送數據的數據發送器；在一個時隙δ_t內，至多有一個傳輸節點被指定進行數據傳輸；所述無人機配備兩根發射天線，其中一根天線用于數據發送，另一根天線用于產生人工噪聲；

通過逐次凸優化技術，聯合優化傳輸節點喚醒時間表和無人機的飛行軌跡，以及受實際約束的用戶調度策略，以確保傳輸節點用滿足可靠傳輸的最小能耗來接收無人機的數據，同時確保無人機向每個指定傳輸節點隱蔽地發送信息；

設無人機在H米的固定高度飛行，其最大速度為V_max米/秒；無人機從初始位置出發，給各個傳輸節點發送完數據之后，返回到初始的位置；設無人機飛行時間總共持續了T秒，并將T離散成N個時隙，即T＝Nδ_t，其中δ_t表示基本時隙長度；無人機的軌跡q(t)用序列{q[n],1≤n≤N}近似，表示無人機在時隙n處的位置，并以恒定的傳輸功率P_u，向每個傳輸節點傳輸S_k的數據；

考慮到隱蔽性的設計，當第k個指定傳輸節點接收信息時，第m個非指定節點作為竊聽者，在第n個時隙時接收到的信號為：

其中j＝1,2,…J，表示不同信道的使用，J表示每個時隙中信道使用總數，P_k[n]表示第k個指定傳輸節點的接收功率，h_u,m[n]表示無人機與第m個非指定節點的信道增益，g_k,m[n]表示第k個指定傳輸節點與第m個非指定節點的準靜態瑞利衰落，n_m(j)表示第m個非指定節點處均值為0，方差為的高斯噪聲，s_u(j)表示無人機發送的人工噪聲，s_k(j)表示第k個節點接收無人機的數據，并且H₀表示第k個節點沒有接收數據時的空假設，H₁表示第k個節點接收來自無人機數據時的備選假設；

設每一個非指定節點使用輻射計來檢測是否有數據接收，非指定節點檢測閾值τ_m[n]由下式給出：

其中和表示分別對應于H₀和H₁的判決，T_m[n]表示在第m個非指定節點處接收到的平均功率，當J→∞時，T_m[n]由下式給出：

由此得出第n個時隙的虛警率和漏警率由下式給出：

所以在第m個非指定節點處的檢測錯誤概率ξ_m[n]＝α_m+β_m，為了確保隱蔽性，必須有ξ_m[n]≥1-ε，其中ε表示確定所需隱蔽性的任意小常數；

應用逐次凸優化技術，聯合優化傳輸節點喚醒時間表和無人機的飛行軌跡，以及受實際約束的用戶調度策略，以確保傳輸節點用滿足可靠傳輸的最小能耗來接收無人機的數據，同時確保無人機向每個指定傳輸節點隱蔽地發送信息的問題描述為：

e

y_k[n]∈{0，1}

||q[n]-q[n-1]||≤V_maxδ_t

q[1]＝q₀，q[N]＝q₀

式中Y表示傳輸節點喚醒時間表，Q表示無人機的飛行軌跡，e表示傳輸節點滿足可靠傳輸的最小能量消耗；設其中y_k[n]表示第k個傳輸節點在第n個時隙的狀態，其中k∈[1,K]，y_k[n]＝1時，第k個傳輸節點在該時隙被喚醒，以接收來自無人機的數據；反之，y_k[n]＝0時，第k個傳輸節點則處于睡眠狀態；q[n]表示在第n個時隙無人機的軌跡，其中n∈(1,N)，q₀表示無人機的初始及最終位置；E_k表示第k個傳輸節點在一個時隙內接收信息所需的能耗；R_k[n]表示第k個傳輸節點的接收速率，r_k表示每個時隙的單位接收速率；

約束確保每個傳感節點的能量消耗不超過e，其中e表示滿足可靠傳輸能耗的松弛變量，并且約束確保每個傳感節點的目標數據量從無人機進行可靠收集，確保無人機向每個指定傳輸節點隱蔽地發送信息。