【技术实现步骤摘要】
一种兼顾速率和安全的无人机自组网多路径传输方法
[0001]本专利技术属于通信规划
，具体涉及一种兼顾速率和安全的无人机自组网多路径传输方法。
技术介绍
[0002]无人机自组网是无中心、自组织的多跳网络，其不同于传统的基站中心网络，具有高动态性、拓扑多变性，在战术通信、应急通信方面发挥重要作用。在通信过程中，物理层安全（Physical Layer Security, PLS）作为传统的应用层安全手段的补充或替代，能够克服传统的应用层安全在计算能力快速增长下的安全隐患。PLS的本质是从信息论的角度出发，充分利用无线信道的传播特性，而不需要密钥的设计与分发，更能适应大规模、分散分布的无线通信网络。
[0003]无人机自组网通信具有高动态的拓扑结构和无中心的自组织特性。由于无线信道的开放特性和多跳网络的广泛覆盖范围，网络受到恶意窃听节点攻击的可能性大大增加。当网络规模逐渐增大时，将受到极大的窃听威胁，因此安全传输策略成为了重中之重。传统的安全传输方案主要考虑在窃听者位置已知或符合概率分布的情况下，基于物理层安全理...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种兼顾速率和安全的无人机自组网多路径传输方法，其特征在于，包括：建立无人机自组网多路径传输模型并推导多路径的安全连接概率SCP和端到端时延；以最大化无人机自组网多路径传输模型的端到端吞吐量为目标约束时延和安全连接概率SCP，并建立以带宽分配和路径选择为优化变量的第一优化问题模型；根据优化变量的前后耦合关系，将第一优化问题模型等价分解为一个两层交替迭代的第二优化问题模型；使用蚁群优化算法分步骤对第二优化问题模型进行求解得到求解结果，并根据求解结果确定无人机自组网多路径传输过程中的最大吞吐量路径以及对应的带宽分配。2.根据权利要求1所述的一种兼顾速率和安全的无人机自组网多路径传输方法，其特征在于，所述建立无人机自组网多路径传输模型并推导多路径的安全连接概率SCP和端到端时延包括：构建以L个合法节点表示的无人机自组网通行系统模型，其中，合法节点的集合表示为，为第i个合法节点；假设窃听者窃听行为服从PPP分布，其窃听节点的集合表示为，其中表示为第j个窃听者节点；在无人机自组网通行系统模型中设定信息采用M条不同的路径从源节点发送到目的节点，路径集合表示为共M个元素，对于第m条路径，将其表示为 ，其中表示第m条路径中合法节点总个数，表示第m条路径中第个合法节点；分别设定第m条路径中合法节点i和合法节点i+1之间的距离以及信道系数；分别设定第m条路径中合法节点i和窃听节点j之间的距离和信道系数；分别设定所有节点的信号发送功率为，噪声平均功率为，并分别通过以下公式计算表示合法节点与合法节点之间的接收SNR，以及合法节点与窃听节点之间的接收SNR；以及合法节点与窃听节点之间的接收SNR；式中，以及均表示第m条路径中合法节点i与合法节点i+1之间的接收SNR，以及均表示第m条路径中合法节点i与窃听节点j之间的接收SNR；表示预设的信道的路径损耗因子；设定在多条路径中使用频分多路复用FDM技术进行通信，并在每一条路径中使用互不重叠的频率带宽资源且使用TDMA的方式进行信号传输，将传输过程中每一秒划分为
个时隙；设定数据包到达各个合法节点的过程遵循批量伯努利过程，在该过程中s个数据包以概率到达源节点发送缓冲区中，并确定其平均到达速率；对于每一条路径，规定平均到达速率符合公式：式中，表示第m条路径所分配的带宽，packetlength表示物理层数据帧长度；基于平均到达速率，设定传输误包率为，单次最大数据包个数为，并推导出单个合法节点的队列状态转移矩阵：其中，表示第i个合法节点的队列状态转移矩阵，表示队列从长度转移到的转移概率，表示第i个合法节点内的最大队列长度或者缓冲区长度，根据稳态方程：得到第i个合法节点对应的稳态状态，其中表示第个合法节点的队列长度为的概率；通过以下公式计算数据包在单个合法节点的时延：其中，表示第m条路径中第i个合法节点的时延，表示第i个节点的平均到达速率，表示为第i个合法节点内的缓存区溢出概率，基于单个合法节点的时延计算端到端的传输总时延：式中，表示第m条路径中端到端的传输总时延；对多路径的安全连接概率SCP进行推导，确定M路的安全连接概率SCP为：
式中，表示M路的安全连接概率SCP；表示对窃听者的分布求期望，表示第m条路径中，合法节点k与窃听者j的距离。3.根据权利要求2所述的一种兼顾速率和安全的无人机自组网多路径传输方法，其特征在于，所述以最大化无人机自组网多路径传输模型的端到端吞吐量为目标约束时延和安全连接概率SCP，并建立以带宽分配...
【专利技术属性】
技术研发人员：白琳，王景璟，汉鹏飞，苏阳，王佳星，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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