[发明专利]一种基于多用户调度的无人机安全通信方法

权利要求书

1.一种基于多用户调度的无人机安全通信方法，其特征在于，所述方法，以一个无人机作为基站为地面多个用户提供网络覆盖，另一个无人机做空中窃听节点，主信道为无人机基站与用户之间的信道，用户的路径为用户和无人机基站之间的链路，所述方法包括以下步骤：

获得接入无人机基站的每个用户的位置及信道状态信息；

根据用户位置计算出用户的路径总损耗；

根据窃听链路距离计算窃听信道的路径总损耗；

通过用户的路径总损耗计算出主信道容量，通过窃听信道的路径总损耗计算出窃听信道容量；

根据主信道容量与窃听信道容量之差，采用多用户调度准则选出接入用户；

所述无人机基站与用户的信道状态信息采用如下公式计算：

所述无人机基站到空中窃听节点的信道状态信息采用如下公式计算：

其中，表示主信道的视距传输损耗,表示主信道的非视距传输损耗；表示窃听信道的视距传输损耗，表示窃听信道的非视距传输损耗，表示主信道的视距传播，表示主信道的非视距传播的概率，表示窃听信道的视距传播概率，表示窃听信道的非视距传播的概率；c为光速，f_c为载波频率，l_si为主信道每条链路对应传输距离，l_se为窃听链路对应传输距离；η_LOS表示视距传播相对自由空间所带来的额外传播损耗，η_NLOS表示非视距传播相对自由空间所带来的额外传播损耗；a_si和b_si分别表示主信道中与环境有关的常数，a_se和b_se分别表示窃听信道与环境有关的常数，并且都由建筑物的高度与密度决定；θ_si表示无人机相对用户产生的俯仰角，θ_se表示无人机相对窃听节点产生的俯仰角，α为路径损耗因子；

所述用户的路径总损耗采用如下公式计算：

所述窃听信道的路径总损耗采用如下公式计算：

其中，L_si表示用户链路由视距传输损耗与非视距传输损耗组成的路径损耗，L_se表示窃听链路由视距传输损耗与非视距传输损耗组成的路径损耗，表示主信道的视距传输损耗,表示主信道的非视距传输损耗；表示窃听信道的视距传输损耗，表示窃听信道的非视距传输损耗，表示主信道的视距传播，表示主信道的非视距传播的概率，表示窃听信道的视距传播概率，表示窃听信道的非视距传播的概率；

安全容量的计算方法如下：

首先采用如下计算公式求出主信道的信噪比和窃听信道信噪比：

将主信道的信噪比式和窃听信道信噪比代入以下公式求出主信道容量与窃听信道容量：

C_si＝log₂(1+γ_si)

C_se＝log₂(1+γ_se)

将主信道容量与窃听信道容量相减得出安全容量表达式：

采用多用户调度准则公式选出接入用户：

其中，P_u表示无人机基站的发射功率，N₀表示主信道的噪声功率，N_e表示窃听信道的噪声功率，h_si表示主信道的信道增益，h_se表示窃听信道的信道增益，L_si表示用户链路由视距传输损耗与非视距传输损耗组成的链路损耗，L_se表示窃听链路由视距传输损耗与非视距传输损耗组成的链路损耗，max表示最大化。

2.根据权利要求1所述的基于多用户调度的无人机安全通信方法，其特征在于，所述方法还包括：获得接入无人机网络的信道状态信息，所述信道状态信息为无人机通信网络中无人机基站给用户所分配的通信链路的信道属性，所述信道属性包括视距传输损耗，非视距传输损耗及其分别对应的概率。

3.根据权利要求1所述的基于多用户调度的无人机安全通信方法，其特征在于，所述用户的路径总损耗的方法为：

根据每个用户的位置及信道状态信息，计算通信过程中每条链路上各自产生的视距传播损耗和非视距传播损耗，从而获得无人机与用户通信过程中所产生的总损耗。