[发明专利]一种适用于无人机的反向散射安全通信方法

说明书

本发明公开了一种适用于无人机的反向散射安全通信方法，包括：确定网络模型、网络通信方式及协议；简化网络模型，将连续时间离散化；求地面各个反向散射设备的接收信号功率；求任一时间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；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；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；包括无人机飞行轨迹设计、设备反向散射因子分配和设备时隙分配三个部分，同时考虑到地面设备收割能量及通信安全的问题；此外，在实现了对地面多个无源设备的能量供应的同时，还保证了多个设备数据传输的公平性和安全性。

技术领域

本发明涉及一种通信技术领域，特别是一种反向散射安全通信方法。

背景技术

目前，无线通讯对于能量的需求显著增加，在多种供能通信技术中，反向散射通信技术是一种具有严格能源限制的、具有前景的节能和经济高效的通信技术，非常适合应用于大规模的低成本物联网设备；无人机(UAV)作为一种机动性高的低空飞行器，被广泛应用于各个领域，尤其是与通信行业的结合极为紧密；低功耗物联网设备缺乏能耗来进行数据加密，使得信息易于被恶意窃听者劫持，信道编码定理通过使合法通信对的信息传输速率高于窃听信道的容量，提供了一种轻量级但有效的方式来确保安全通信。然而，在现有技术中，并未曾考虑过在无人机辅助的反向散射通信网络中，进行数据传递的同时保证信息安全以及实现能量获取。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种适用于无人机的反向散射安全通信方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：.

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。

优选地，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。

优选地，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，需要收割到足够能量用于该设备其他工作任务所需，得到能量约束条件；

(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；

(53)、考虑到地面多个反向散射设备参与通信，为保证多设备通信的公平性，采用最大化多个设备中最小吞吐量值的目标函数；

(54)、得到优化目标问题。