概率视距空地信道下的无人机安全通信优化设计研究

UAV secure communication optimization design under probabilistic line-of-sight air-ground channels
徐煜轩1
崔苗1
张广驰1
陈伟2
1. 广东工业大学 信息工程学院, 广州 510006
2. 广东省环境地质勘查院, 广州 510080

摘要

考虑在物理层保障无人机多用户通信系统的信息传输安全,一架无人机与多个地面用户进行通信,存在一个地面窃听者尝试窃取无人机发送给用户的机密信息。研究将无人机与地面节点之间的空地信道建模为更符合实际的概率视距信道,在满足无人机飞行条件约束和离散的用户调度约束下,通过联合设计无人机的三维飞行轨迹和用户调度来最大化用户的最小平均安全速率。为求解该模型下的安全通信优化设计问题,首先将其解耦为三个子问题,然后利用整数松弛和连续凸近似方法分别求解三个子问题,最后利用块坐标下降法求出无人机的三维飞行轨迹;在此基础上,根据飞行过程中得到的瞬时信道状态信息,提出无人机飞行速度和用户调度实时优化算法。该算法将优化问题建模为线性规划问题,并用内点法求解。仿真结果表明,与已有基准算法相比,基于概率视距信道模型优化无人机的飞行轨迹可显著提升系统的安全速率,所提的飞行速度和用户调度实时优化算法可进一步提升安全速率性能。

基金项目

广东省科技计划资助项目(2022A0505050023,2022A0505020008)
广东特支计划资助项目(2019TQ05X409)
智慧城市物联网国家重点实验室(澳门大学)开放课题项目(SKL-IoTSC(UM)-2021-2023/ORPF/A04/2022)

出版信息

DOI: 10.19734/j.issn.1001-3695.2022.05.0308
出版期卷: 《计算机应用研究》 印刷出版, 2023年第40卷 第2期
所属栏目: 网络与通信技术
出版页码: 554-560
文章编号: 1001-3695(2023)02-040-0554-07

发布历史

[2022-08-29] 优先出版
[2023-02-05] 印刷出版

引用本文

徐煜轩, 崔苗, 张广驰, 等. 概率视距空地信道下的无人机安全通信优化设计研究 [J]. 计算机应用研究, 2023, 40 (2): 554-560. (Xu Yuxuan, Cui Miao, Zhang Guangchi, et al. UAV secure communication optimization design under probabilistic line-of-sight air-ground channels [J]. Application Research of Computers, 2023, 40 (2): 554-560. )

关于期刊

  • 计算机应用研究 月刊
  • Application Research of Computers
  • 刊号 ISSN 1001-3695
    CN  51-1196/TP

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