[发明专利]一种适用于无人机的反向散射安全通信方法

权利要求书

1.一种适用于无人机的反向散射安全通信方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）、确定网络模型，确定网络通信方式及协议；

（2）、简化网络模型，将连续时间离散化；

（3）、假设无人机在空中的位置已知，求地面各个反向散射设备的接收信号功率；

（4）、假设地面各个反向设备的反射因子已知，求任一时刻各个反向散射设备可收割到的能量，求反向散射信道容量，求各个窃听者的窃听信道容量；

（5）、定义优化目标为最大化反向散射设备的公平吞吐量，得到优化目标表达式以及其约束；

（6）、简化优化目标问题，根据优化目标问题采用块坐标下降法求解；

所述步骤（5）具体包括以下分步骤：

（51）、对于每个反向散射设备，需要收割能量用于该设备其他工作任务所需，得到能量约束条件；假设在整个工作时间内，设备需要收割到的最小能量为，故有；

（52）、对于每个反向散射设备，当其被唤醒与无人机进行通信时需要确保信息传递的安全性，得到安全通信约束条件；对于经过反向散射设备调制反射的反射信息，其可同时被无人机和窃听设备所窃听，当，如果设备以的速率进行发送，信息不会被窃听设备所窃听，相反，当 ，信息有可能被泄露给窃听设备 ；故引入安全通信约束条件，有；

（53）、采用最大化多个设备中最小吞吐量值的目标函数；设备可实现的吞吐量为；考虑到多个地面设备进行信息传递的公平性，定义优化目标为最大化反向散射设备的公平吞吐量，即；

（54）、得到优化目标问题，优化目标表达式如式（P1）所示，其中表示为所有反向散射设备中最小的信息速率，如式(P1-a)所示；式(P1-b)表达了通信过程中没有信息会被泄露给窃听设备；式（P1-c）和式（P1-d）为无人机飞行的速度约束和起始回归位置约束；式（P1-e）和式（P1-f）定义了时分复用协议方式；式（P1-g）为设备反射因子系数范围；式（P1-h）表达了对于每一个设备，其最少需要收割到的能量；

；

所述步骤（6）具体包括以下分步骤：

（61）、简化优化目标问题；

（62）、固定无人机飞行轨迹，设备时隙分配，求解设备反向散射因子；

（63）、固定设备时隙分配，设备反向散射因子，求解无人机飞行轨迹；

（64）、固定无人机飞行轨迹，设备反向散射因子，求解设备时隙分配；

（65）、根据所述步骤（61）、步骤（62）、步骤（63）和步骤（64）进行联合设计求解。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤（1）具体包括以下分步骤：

（11）、假设该网络模型由一个无人机，多个地面的反向散射设备，多个地面的窃听设备组成，确定反向散射设备及窃听设备的数量和位置坐标，同时，确定无人机发射功率、无人机最大飞行速度、无人机飞行起始位置及回归位置、信道噪声功率、各个反向散射设备与窃听设备间的距离、反向散射设备的能量转换效率系数、反向散射设备获取能量阈值；

（12）、无人机以反向散射通信方式来收集地面反向散射设备所携带信息，其既作为载波的发射者也作为信息的接收者，无人机以时分复用协议的方式与地面反向散射设备通信，确定无人机的任务飞行时间，无人机下行载波信号即可用于地面反向散射设备进行信息调制，也可用于地面设备获取能量。