技术特征：
1.一种无人机辅助通信系统的保密通信性能优化方法，其特征在于，包括：s1：建立无人机辅助通信系统模型；其中，所述模型包括无人机、物联网设备和窃听设备；所述无人机为位于空中的全双工无人机，用于接收物联网设备信号并发送干扰信号给窃听设备；所述物联网设备的数量为m个并位于地面，用于给无人机发送有用信号；所述窃听设备位于地面，用于窃听物联网设备发送的信号；s2:根据所述无人机辅助通信系统模型中所述无人机、物联网设备、窃听设备的位置信息和物联网设备的发射功率，以及无人机发送给窃听设备的干扰信号功率构建保密通信性能优化问题和约束条件；s3:求解所述保密通信性能优化问题的最优参数。2.根据权利要求1所述的无人机辅助通信系统的保密通信性能优化方法，其特征在于，构建保密通信性能优化问题和约束条件为：构建保密通信性能优化问题和约束条件为：a
i
[t]∈{0,1},i∈m,t∈n
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(11b)q[0]＝q[n+1]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(11d)(11d)(11d)其中，无人机的总飞行时间为t，被分成n个时隙，每个时隙的时长为τ，定义无人机在第t个时隙的位置坐标为(x[t],y[t],h)，定义无人机的水平飞行轨迹为q[t]＝[(x[t],y[t])]
t
，η表示最小的物联网设备的平均保密数据速率，m表示m的集合，n表示n的集合，a＝{a
i
[t],i∈m,t∈n}表示物联网设备与无人机的连接调度系数集合，a
i
[t]来表示物联网设备与无人机的连接调度情况，表示物联网设备的发射功率集合，是第i个物联网设备在第t个时隙的发射功率，p
u
‑
jam
＝{p
u
‑
jam
[t],t∈n}表示无人机发送给窃听设备的干扰信号功率集合，p
u
‑
jam
[t]是无人机在第t个时隙发送给窃听设备的干扰信号功率，q＝{(x[t],y[t]),t∈n}表示无人机的水平轨迹坐标集合；为保密数据速率，和分别表示物联网设备和无人机能提供的最大发射功率，s
max
表示无人机在每个时隙之间的最大飞行距离。3.根据权利要求2所述的无人机辅助通信系统的保密通信性能优化方法，其特征在于，求解所述保密通信性能优化问题的最优参数之前，采用变量松弛的方法将物联网设备与无人机的连接调度系数a变成大于0且小于1的变量，整个优化问题变成下面的形式：
s.t.0≤a
i
[t]≤1,i∈m,t∈n
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(12a)(11a),(11c)
‑
(11g)4.根据权利要求3所述的无人机辅助通信系统的保密通信性能优化方法，其特征在于，基于块坐标下降和连续凸逼近的迭代算法将整个优化问分成四个子问题分别优化变量a、p
e
、p
u
‑
jam
以及q。5.根据权利要求4所述的无人机辅助通信系统的保密通信性能优化方法，其特征在于，优化物联网设备与无人机的连接调度系数具体为：初始化q、p
e
和p
u
‑
jam
，得到一个优化变量a的问题：，得到一个优化变量a的问题：0≤a
i
[t]≤1,i∈m,t∈n
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(13b)其中，为无人机接收第i个物联网设备在第t个时隙发送信号数据速率，为窃听设备在第i个物联网设备发送信号给无人机时窃听信号的数据速率。利用凸优化求解工具包求解物联网设备与无人机的连接调度系数集合a。6.根据权利要求4所述的无人机辅助通信系统的保密通信性能优化方法，其特征在于，优化物联网设备的发射功率具体为：固定a、q和p
u
‑
jam
，得到一个优化变量p
e
的问题：的问题：的问题：的问题：其中，σ为高斯噪声λ
u
为全双工无人机的自干扰信号功率；采用连续凸逼近方法将(14a)转化成标准的凸约束条件，将优化问题变成：采用连续凸逼近方法将(14a)转化成标准的凸约束条件，将优化问题变成：采用连续凸逼近方法将(14a)转化成标准的凸约束条件，将优化问题变成：利用凸优化求解工具包求解物联网设备的发射功率集合p
e
。7.根据权利要求4所述的无人机辅助通信系统的保密通信性能优化方法，其特征在于，
优化无人机发送给窃听设备的干扰信号功率具体为：固定a、q、和p
e
，得到一个优化变量p
u
‑
jam
的问题：的问题：的问题：采用连续凸逼近方法将(17a)转化成凸约束条件将，优化问题变成：采用连续凸逼近方法将(17a)转化成凸约束条件将，优化问题变成：采用连续凸逼近方法将(17a)转化成凸约束条件将，优化问题变成：利用凸优化求解工具包求解无人机发送给窃听设备的干扰信号功率集合p
u
‑
jam
。8.根据权利要求4所述的无人机辅助通信系统的保密通信性能优化方法，其特征在于，优化无人机的飞行轨迹具体为：固定a、p
e
和p
u
‑
jam
，得到一个优化变量q的问题：，得到一个优化变量q的问题：q[0]＝q[n+1]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(22b)引入辅助变量k
ue
＝{k
ue
[t]}和将原问题变成下面形式。将原问题变成下面形式。k
ue
[t]≥(x[t]
‑
x
e
)2+(y[t]
‑
x
e
)2+h2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(23b)k
iu
[t]≥(x[t]
‑
x
i
)2+(y[t]
‑
x
i
)2+h2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(23c)q[0]＝q[n+1]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(23d)其中，采用连续凸逼近方法将(23a)转化成凸约束条件将，优化问题变成：
k
ue
[t]≥(x[t]
‑
x
e
)2+(y[t]
‑
x
e
)2+h2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(26b)q[0]＝q[n+1]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(26d)利用凸优化求解工具包求解无人机的飞行轨迹集合q。9.一种无人机辅助通信系统的保密通信性能优化装置，应用于所述无人机辅助通信系统，其特征在于，所述模型包括无人机、物联网设备和窃听设备；所述无人机为位于空中的全双工无人机，用于接收物联网设备信号并发送干扰信号给窃听设备；所述物联网设备的数量为m个并位于地面，用于给无人机发送有用信号；所述窃听设备位于地面，用于窃听物联网设备发送的信号，所述装置包括：模型建立模块，用于建立无人机辅助通信系统模型；方程构造模块，用于构建保密通信性能优化问题；求解模块，用于求解所述保密通信性能优化问题的最优参数。
技术总结
本发明公开了一种无人机辅助通信系统的保密通信性能优化装置及方法，包括建立无人机辅助通信系统模型；根据所述无人机辅助通信系统模型中所述无人机、物联网设备、窃听设备的位置信息和物联网设备的发射功率，以及无人机发送给窃听设备的干扰信号功率构建保密通信性能优化问题和约束条件；求解所述保密通信性能优化问题的最优参数。有益效果在于：本发明将全双工无人机基站引入到无人机通信网络中，将其作为辅助通信设备，利用无人机给窃听设备发送干扰信号的方案，通过优化无人机的轨迹与干扰信号的功率来提高整个无线通信系统的安全性能。全性能。全性能。
技术研发人员：唐能 何春龙 张策 林东平 余弘
受保护的技术使用者：深圳以正科技有限公司
技术研发日：2021.09.11
技术公布日：2022/1/3