基于轨迹和资源优化的无人机辅助边缘计算安全节能方法技术

一种基于轨迹和资源优化的无人机辅助边缘计算安全节能方法，在该方法中，搭载边缘计算服务器的无人机

【技术实现步骤摘要】
基于轨迹和资源优化的无人机辅助边缘计算安全节能方法


[0001]本专利技术属于无线通信领域中的安全节能
，特别是一种无人机辅助边缘计算安全节能方法
。

技术介绍

[0002]移动边缘计算旨在利用网络边缘的计算资源来为终端设备提供处理计算密集型
、
关键型任务的协助服务，缓解终端设备的计算压力，提高无线通信网络的计算效率
。
无人机凭借其灵活性高
、
实时性强的优势，可以配备边缘计算服务器快速到达指定地区来满足临时需求，扩大无线通信网络的覆盖范围，提高无线通信网络的计算能力
。
然而，由于无人机与终端设备之间无线信道的开放特性以及无人机通信的视距传输，终端设备卸载信息的安全传输存在较大威胁
。
恶意窃听者不仅可以窃听终端设备的任务信息，还可以攻击合法网络的卸载过程，严重损害合法网络的服务质量
。
此外，由于无人机携带的能量有限，严重影响无人机辅助边缘计算系统的性能
。
为了克服无人机辅助边缘计算的安全节能问题，需开发相应的安全节能机制在保障无人机辅助边缘计算与用户之间任务安全计算的情况下，节省系统能耗
。
[0003]现有的无人机辅助边缘计算安全节能方法一般考虑地面被动窃听者，无法适应主动窃听无人机的情况，难以应对主动窃听下任务信息不仅被窃听，合法网络还被攻击的挑战
。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的不足，针对现有无人机辅助边缘计算安全节能方法未考虑主动窃听无人机的问题，本专利技术提供一种能够有效应对主动窃听无人机的基于轨迹和资源优化的无人机辅助边缘计算安全节能方法
。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种基于轨迹和资源优化的无人机辅助边缘计算安全节能方法，无人机辅助边缘计算安全节能系统由一个搭载边缘计算服务器的四旋翼无人机
UAV server
，一个主动窃听的无人机
UAV eavesdropper
，
K
个终端设备以及一个地面干扰者
GJ
，所述基于轨迹和资源优化的无人机辅助边缘计算安全节能方法包括以下步骤：
[0007]1)
搭载边缘计算服务器的无人机
UAV server
在飞行过程中协助
K
个终端设备在规定周期内完成计算任务，恶意的主动窃听无人机
UAV eavesdropper
在飞行过程中窃取终端设备发送给
UAV server
的任务信息，并且攻击合法网络的卸载过程，从而严重影响终端设备计算任务卸载传输的性能，为了抑制
UAV eavesdropper
的窃听行为，地面干扰者
GJ
发送干扰信号；
[0008]2)K
个终端设备执行部分卸载策略，即终端设备在本地计算一部分任务，剩余部分卸载到
UAV server
上计算，终端设备采用时分多址接入方式进行任务传输；
[0009]3)
计算终端设备到
UAV server
的任务传输速率
R
k,s
[n]和到
UAV eavesdropper
的
窃听速率
R
k,e
[n]，本地计算任务的能耗
E
loc,k
[n]，终端设备发送卸载任务时的能耗
E
tra,k
[n]，
UAV server
协助计算终端设备卸载任务的能耗
E
off,k
[n]以及
UAV server
的飞行能耗
E
fly
[n]，从而获得系统总能耗
E
total
；
[0010]K
个终端设备和无人机的轨迹优化和通信
、
计算资源分配问题建模为：
[0011][0012]满足以下条件
[0013][0014][0015][0016][0017][0018][0019][0020][0021][0022]其中，
N
表示总的时隙数，
δ
t
＝
T/N
表示一个时隙长度，
T
表示
UAV server
和
UAV eavesdropper
的飞行周期，
p
k
[n]表示终端设备
k
发送卸载任务的功率，
l
loc,k
[n]表示终端设备
k
在本地计算的任务数据量，
l
off,k
[n]表示
UAV server
协助终端设备
k
卸载计算的任务数据量，
u
s
[n]表示
UAV server
在第
n
时隙的位置，和分别表示
UAV server
飞行的起点位置和终点位置，
V
smax
表示
UAV server
飞行的最大速度，
f
k
[n]表示
UAV server
在第
n
时隙的时间分配因子，
C
k
和
C
s
分别表示终端设备
k
和
UAV server
计算一位任务数据所需要的中央处理器
(CPU)
周期，和分别表示终端设备
k
和
UAV server
的最大
CPU
计算频率，
L
k
表示终端设备
k
需要计算的总任务数据量，
R
k,sec
[n]表示在第
n
时隙从终端设备
k
到
UAV server
的安全计算速率，
B
表示信道带宽；
[0023]通过引入辅助变量将原始优化问题进行转化，然后将其分解为两个子问题，首先优化时间分配因子
、
发送功率
、
本地计算任务数据量和卸载计算任务数据量，然后优化
UAV server
的飞行轨迹
。
[0024]进一步，所述步骤
3)
中，在第
n
时隙，终端设备
k
到
UAV server
的任务传输速率
R
k,s
[n]和到
UAV eavesdropper
的窃听速率
R
k,e
[n]分别表示为
[0025本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于轨迹和资源优化的无人机辅助边缘计算安全节能方法，无人机辅助边缘计算安全节能系统由一个搭载边缘计算服务器的四旋翼无人机
UAV server
，一个主动窃听的无人机
UAV eavesdropper
，
K
个终端设备以及一个地面干扰者
GJ
，其特征在于，所述基于轨迹和资源优化的无人机辅助边缘计算安全节能方法包括以下步骤：
1)
搭载边缘计算服务器的无人机
UAV server
在飞行过程中协助
K
个终端设备在规定周期内完成计算任务，恶意的主动窃听无人机
UAV eavesdropper
在飞行过程中窃取终端设备发送给
UAV server
的任务信息，并且攻击合法网络的卸载过程，从而严重影响终端设备计算任务卸载传输的性能，为了抑制
UAV eavesdropper
的窃听行为，地面干扰者
GJ
发送干扰信号；
2)K
个终端设备执行部分卸载策略，即终端设备在本地计算一部分任务，剩余部分卸载到
UAV server
上计算，终端设备采用时分多址接入方式进行任务传输；
3)
计算终端设备到
UAV server
的任务传输速率
R
k,s
[n]
和到
UAV eavesdropper
的窃听速率
R
k,e
[n]
，本地计算任务的能耗
E
loc,k
[n]
，终端设备发送卸载任务时的能耗
E
tra,k
[n]
，
UAV server
协助计算终端设备卸载任务的能耗
E
off,k
[n]
以及
UAV server
的飞行能耗
E
fly
[n]
，从而获得系统总能耗
E
total
；
K
个终端设备和无人机的轨迹优化和通信
、
计算资源分配问题建模为：满足以下条件满足以下条件满足以下条件满足以下条件满足以下条件满足以下条件满足以下条件满足以下条件满足以下条件其中，
N
表示总的时隙数，
δ
t
＝
T/N
表示一个时隙长度，
T
表示
UAV server
和
UAV eavesdropper
的飞行周期，
p
k
[n]
表示终端设备
k
发送卸载任务的功率，
l
loc,k
[n]
表示终端设备
k
在本地计算的任务数据量，
l
off,k
[n]
表示
UAV server
协助终端设备
k
卸载计算的任务数据量，
u
s
[n]
表示
UAV server
在第
n
时隙的位置，和分别表示
UAV server
飞行的起点位
置和终点位置，表示
UAV server
飞行的最大速度，
f
k
[n]
表示
UAV server
在第
n
时隙的时间分配因子，
C
k
和
C
s
分别表示终端设备
k
和
UAV server
计算一位任务数据所需要的中央处理器
(CPU)
周期，和分别表示终端设备
k
和
UAV server
的最大
CPU
计算频率，
L

【专利技术属性】
技术研发人员：丁雨，卢为党，冯运琪，张清清，韩会梅，黄国兴，张昱，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：