[发明专利]一种基于多用户调度的无人机安全通信方法

说明书

本发明公开一种基于多用户调度的无人机安全通信方法，该方法适用于应急场景下基站与用户之间的数据传输；其中利用无人机基站给用户提供网络覆盖，考虑以安全容量最大化为目标，通过多用户调度准则选出接入用户。本发明通过联合考虑路径损耗和小尺度衰落来进行多用户调度，最大程度地提高了无人机通信系统的安全容量，有效保障了无人机到用户终端的通信质量。

技术领域

本发明涉及一种基于多用户调度的无人机安全通信方法，属于无线通信技术领域。

背景技术

由于无人机的成本低，易操作，具有高度灵活性，其在通信领域的使用越来越广泛。无人机网络具有巨大的应用场景，对信息技术尤其具有重要的现实意义。虽然无人机网络的研究投入越来越多，但无人机网络的安全问题还没有得到充分的解决，这主要是因为无线通信中，由于无线媒体固有的广播特性，信息很容易被未经授权的接收者截获。随着无人机网络进行安全通信的需求也越来越大，如何解决这些问题来建立一个安全的无人机通信网络至关重要。

发明内容

本发明的目的是针对现有的安全通信问题，提供一种基于多用户调度的无人机安全通信方法。通过多用户调度准则选取用户进行通信，提高系统安全容量，由此保障无人机通信安全。

一种基于多用户调度的无人机安全通信方法，所述方法包括以下步骤：

获得接入无人机网络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。

优选地，所述方法还包括：获得接入无人机网络的信道状态信息，所述信道的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。

优选地，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,表示非视距传输损耗；表示窃听信道的视距传输损耗，表示非视距传输损耗，表示主信道的视距传播，表示非视距传播的概率，表示窃听信道的视距传播概率，表示非视距传播的概率；c为光速，f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。

优选地，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。