无人机通信方法、装置、设备及介质制造方法及图纸

本申请公开了一种无人机通信方法、装置、设备及介质，涉及通信安全传输技术领域，包括：基于非法节点位置信息和合法节点位置信息，构建以目标无人机的飞行轨迹信息和信号发射功率为变量的保密速率函数，并利用设置的当前飞行轨迹信息、当前信号发射功率以及保密速率函数进行迭代计算出保密速率函数的当前函数值、下一信号发射功率、下一飞行轨迹信息以及保密速率函数的下一函数值，直至保密速率函数的当前函数值和下一函数值之间满足预设收敛条件，并基于与保密速率函数的当前函数值对应的当前飞行轨迹信息和当前信号发射功率进行目标无人机与合法节点之间的通信。能够将无人机的灵活特性与智能反射面的良好特性结合起来提升无人机的通信安全。升无人机的通信安全。升无人机的通信安全。

【技术实现步骤摘要】
无人机通信方法、装置、设备及介质


[0001]本专利技术涉及通信安全传输
，特别涉及无人机通信方法、装置、设备及介质。

技术介绍

[0002]无人机的灵活性以及无人机通信系统的视距传输特性，能有效提升无线网络的吞吐量。然而，由于复杂的传播环境，高频信号常会受到建筑物的遮挡，特别是在城市地区，视距LOS(line if sight)链路容易严重恶化，从而影响通信质量。近年来，智能反射面(intelligent reflection surface，即IRS)，凭借其低成本的电磁单元控制无线信号的反射特性，改善信号的传播质量，引起了国内外学者的广泛关注。目前针对无人机通信安全的现有方案中主要有规划无人机的飞行路径提升能量效率，无人机协同干扰，但这些方案主要是通过增加合法信道的增益，降低窃听信道增益，来提升保密传输速率。上述方案大多以增加无人机辅助，或者是在发送端增加信息复杂度来提升安全，无疑会给无人机系统增加额外能量消耗和计算复杂度。
[0003]综上可见，如何将无人机的灵活特性与智能反射面的良好特性结合起来提升无人机的通信安全是本领域有待解决的问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种无人机通信方法、装置、设备及介质，能够将无人机的灵活特性与智能反射面的良好特性结合起来提升无人机的通信安全。其具体方案如下：
[0005]第一方面，本申请公开了一种无人机通信方法，包括：
[0006]基于获取的非法节点位置信息和合法节点位置信息，构建以目标无人机的飞行轨迹信息和信号发射功率为变量的保密速率函数，并设置当前所述飞行轨迹信息和当前所述信号发射功率；
[0007]基于当前所述飞行轨迹信息和当前所述信号发射功率，并利用所述保密速率函数确定所述保密速率函数的当前函数值和下一所述飞行轨迹信息；
[0008]基于下一所述飞行轨迹信息，利用所述保密速率函数得到下一所述信号发射功率，并计算所述保密速率函数的下一函数值；
[0009]判断所述当前函数值和所述下一函数值之间是否满足预设收敛条件，若否则将下一所述飞行轨迹信息和下一所述信号发射功率分别作为当前所述飞行轨迹信息和当前所述信号发射功率，然后重新跳转至所述基于当前所述飞行轨迹信息和当前所述信号发射功率，并利用所述保密速率函数确定所述保密速率函数的当前函数值和下一所述飞行轨迹信息的步骤，直至所述当前函数值和所述下一函数值之间满足所述预设收敛条件，并基于与所述当前函数值对应的当前所述飞行轨迹信息和当前所述信号发射功率进行所述目标无人机与合法节点之间的通信。
[0010]可选的，所述基于获取的非法节点位置信息和合法节点位置信息，构建以目标无人机的飞行轨迹信息和信号发射功率为变量的保密速率函数，包括：
[0011]创建三维笛卡尔坐标系，将目标无人机的单个飞行周期划分为预设数量个时隙，并获取相邻所述时隙之间的时间间隔，然后基于所述目标无人机的飞行速度、信号发射功率以及所述时间间隔，创建约束条件；
[0012]基于获取的非法节点位置信息、合法节点位置信息和所述约束条件构建以所述目标无人机的飞行轨迹信息、所述信号发射功率为变量的保密速率函数。
[0013]可选的，所述基于所述目标无人机的飞行速度、信号发射功率以及所述时间间隔，创建约束条件，包括：
[0014]基于所述时间间隔和所述飞行速度确定在单个所述时间间隔下的最大飞行距离和每一所述时间间隔下的飞行距离，并基于所述最大飞行距离和所述飞行距离创建第一约束条件；
[0015]获取每一所述时隙的所述信号发射功率，并确定出最大信号发射功率和平均信号发射功率，然后基于所述最大信号发射功率和所述平均信号发射功率创建第二约束条件。
[0016]可选的，所述基于当前所述飞行轨迹信息和当前所述信号发射功率，并利用所述保密速率函数确定所述保密速率函数的当前函数值和下一所述飞行轨迹信息，包括：
[0017]基于当前所述飞行轨迹信息和当前所述信号发射功率，设置智能反射面的第一位置信息和相移信息，并计算每一所述时隙下所述目标无人机与所述智能反射面之间的第一距离、所述智能反射面与所述合法节点之间的第二距离、所述目标无人机与所述合法节点之间的第三距离、所述目标无人机与非法节点之间的第四距离以及所述智能反射面与所述非法节点之间的第五距离；
[0018]利用所述第一距离、所述第二距离、所述第三距离、所述第四距离以及所述第五距离计算所述目标无人机与所述智能反射面的第一信道增益、所述目标无人机与所述合法节点的第二信道增益、所述目标无人机与所述非法节点的第三信道增益、所述智能反射面与所述合法节点的第四信道增益以及所述智能反射面与所述非法节点之间的第五信道增益，并基于所述第一信道增益、所述第二信道增益、所述第三信道增益、所述第四信道增益以及所述第五信道增益，利用CVX程序包和所述保密速率函数得出所述保密速率函数的当前函数值和下一所述飞行轨迹信息。
[0019]可选的，所述利用所述第一距离、所述第二距离、所述第三距离、所述第四距离以及所述第五距离计算所述目标无人机与所述智能反射面的第一信道增益、所述目标无人机与所述合法节点的第二信道增益、所述目标无人机与所述非法节点的第三信道增益、所述智能反射面与所述合法节点的第四信道增益以及所述智能反射面与所述非法节点之间的第五信道增益，并基于所述第一信道增益、所述第二信道增益、所述第三信道增益、所述第四信道增益以及所述第五信道增益，利用CVX程序包和所述保密速率函数得出所述保密速率函数的当前函数值和下一所述飞行轨迹信息，包括：
[0020]利用所述第一距离、所述第二距离、所述第三距离、所述第四距离以及所述第五距离计算出所述目标无人机与所述智能反射面之间的第一余弦值、所述智能反射面与所述合法节点之间的第二余弦值以及所述智能反射面与所述非法节点之间的第三余弦值，并基于所述第一余弦值、所述第二余弦值和所述第三余弦值确定所述目标无人机与所述智能反射
面的第一信道增益、所述目标无人机与所述合法节点的第二信道增益、所述目标无人机与所述非法节点的第三信道增益、所述智能反射面与所述合法节点的第四信道增益以及所述智能反射面与非法节点之间的第五信道增益；
[0021]基于所述第一信道增益、所述第二信道增益、所述第三信道增益、所述第四信道增益和所述第五信道增益，计算出所述合法节点的第一信息速率和所述非法节点的第二信息速率，并利用所述第一信息速率、所述第二信息速率、所述CVX程序包以及所述保密速率函数得出所述保密速率函数的当前函数值和下一所述飞行轨迹信息。
[0022]可选的，所述基于当前所述飞行轨迹信息和当前所述信号发射功率，并利用所述保密速率函数确定所述保密速率函数的当前函数值和下一所述飞行轨迹信息，包括：
[0023]将所述智能反射面的所有反射单元的反射信号进行相位合并，以得到合并后反射信号，并获取所述合并后反射信号的相位角，以便基于所述相位角更新所述保密速率函数得到第一保密速率函数；
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机通信方法，其特征在于，包括：基于获取的非法节点位置信息和合法节点位置信息，构建以目标无人机的飞行轨迹信息和信号发射功率为变量的保密速率函数，并设置当前所述飞行轨迹信息和当前所述信号发射功率；基于当前所述飞行轨迹信息和当前所述信号发射功率，并利用所述保密速率函数确定所述保密速率函数的当前函数值和下一所述飞行轨迹信息；基于下一所述飞行轨迹信息，利用所述保密速率函数得到下一所述信号发射功率，并计算所述保密速率函数的下一函数值；判断所述当前函数值和所述下一函数值之间是否满足预设收敛条件，若否则将下一所述飞行轨迹信息和下一所述信号发射功率分别作为当前所述飞行轨迹信息和当前所述信号发射功率，然后重新跳转至所述基于当前所述飞行轨迹信息和当前所述信号发射功率，并利用所述保密速率函数确定所述保密速率函数的当前函数值和下一所述飞行轨迹信息的步骤，直至所述当前函数值和所述下一函数值之间满足所述预设收敛条件，并基于与所述当前函数值对应的当前所述飞行轨迹信息和当前所述信号发射功率进行所述目标无人机与合法节点之间的通信。2.根据权利要求1所述的无人机通信方法，其特征在于，所述基于获取的非法节点位置信息和合法节点位置信息，构建以目标无人机的飞行轨迹信息和信号发射功率为变量的保密速率函数，包括：创建三维笛卡尔坐标系，将目标无人机的单个飞行周期划分为预设数量个时隙，并获取相邻所述时隙之间的时间间隔，然后基于所述目标无人机的飞行速度、信号发射功率以及所述时间间隔，创建约束条件；基于获取的非法节点位置信息、合法节点位置信息和所述约束条件构建以所述目标无人机的飞行轨迹信息、所述信号发射功率为变量的保密速率函数。3.根据权利要求2所述的无人机通信方法，其特征在于，所述基于所述目标无人机的飞行速度、信号发射功率以及所述时间间隔，创建约束条件，包括：基于所述时间间隔和所述飞行速度确定在单个所述时间间隔下的最大飞行距离和每一所述时间间隔下的飞行距离，并基于所述最大飞行距离和所述飞行距离创建第一约束条件；获取每一所述时隙的所述信号发射功率，并确定出最大信号发射功率和平均信号发射功率，然后基于所述最大信号发射功率和所述平均信号发射功率创建第二约束条件。4.根据权利要求2所述的无人机通信方法，其特征在于，所述基于当前所述飞行轨迹信息和当前所述信号发射功率，并利用所述保密速率函数确定所述保密速率函数的当前函数值和下一所述飞行轨迹信息，包括：基于当前所述飞行轨迹信息和当前所述信号发射功率，设置智能反射面的第一位置信息和相移信息，并计算每一所述时隙下所述目标无人机与所述智能反射面之间的第一距离、所述智能反射面与所述合法节点之间的第二距离、所述目标无人机与所述合法节点之间的第三距离、所述目标无人机与非法节点之间的第四距离以及所述智能反射面与非法节点之间的第五距离；利用所述第一距离、所述第二距离、所述第三距离、所述第四距离以及所述第五距离计
算所述目标无人机与所述智能反射面的第一信道增益、所述目标无人机与所述合法节点的第二信道增益、所述目标无人机与所述非法节点的第三信道增益、所述智能反射面与所述合法节点的第四信道增益以及所述智能反射面与所述非法节点之间的第五信道增益，并基于所述第一信道增益、所述第二信道增益、所述第三信道增益、所述第四信道增益以及第五增益，利用CVX程序包和所述保密速率函数得出所述保密速率函数的当前函数值和下一所述飞行轨迹信息。5.根据权利要求4所述的无人机通信方法，其特征在于，所述利用所述第一距离、所述第二距离、所述第三距离、所述第四距离以及所述第五距离计算所述目标无人机与所述智能反射面的第一信道增益、所述目标无人机与所述合法节点的第二信道增益、所述目标无人机与所述非法节点的第三信道增益、所述智能反射面与所述合法节点的第四信道增益以及所述智能反射面与非法节点之间的第五信道增益，并基于所述第一信道增益、所述第二信道...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊俊，马东堂，魏急波，胡实，赵海涛，张晓瀛，黄圣春，张姣，刘潇然，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：