【技术实现步骤摘要】
本申请涉及无线通信，特别涉及一种双无人机协同的隐蔽通信方法。
技术介绍
1、在无线通信领域，无人机作为一个重要的辅助工具，有着非常广泛的应用。其中一个重要且常见的应用是作为中继辅助通信收发双方进行远距离传输，从而有效提高通信范围(参考文献，zeng y,zhang r,lim t j.throughput maximization for无人机-enabledmobile relaying systems[j].ieee transactions on communications,2016,64(12):4983-4996.)。相比与传统地面中继，无人机中继具有灵活性强、可快速部署且能根据任务需要改变位置或飞行轨迹等优势。无人机中继将通信用户的信道从地面转移到了空中，相比与地面的衰落信道，中继无人机与地面之间高概率的视距信道在提供更可靠更高质量的同时也增加了通信行为被窃听的风险，因此需要提高中继无人机通信的安全性能。近几年快速发展的低检测概率(lowprobability of detection，lpd)传输技术可以很好地解决这一问题(参考文献，yan s,zhoux,hu j,et al.low probability of detectioncommunication:opportunities and challenges[j].ieee wireless communications,2019,26(5):19-25.)。lpd通信又被称为隐蔽通信，通常是在非法监听者处引入一些不确定参数，使其无法正确判断合法接收机之
2、在现有关于无人机辅助隐蔽通信的研究中，主要考虑无人机的角色为中继或者友好干扰机。单独使用中继无人机时，由于空地信道的开放性，使得无人机在转发信号时容易被地面存在的非法监听者侦收信号，使得可实现的隐蔽传输速率较小。而单独使用干扰无人机时，地面的发射机需要以较大功率发送信号，从而增加通信暴露风险，且如果地面收发机距离较远或者中间存在障碍物遮挡时，则无法实现有效信息传输。
技术实现思路
1、本申请提供了一种双无人机协同的隐蔽通信方法，可用于解决单独使用中继或者干扰无人机时，无法在高传输速率的前提下保证通信安全的技术问题。
2、本申请提供一种双无人机协同的隐蔽通信方法，方法包括：
3、步骤1，表示双无人机协同隐蔽通信系统各节点的初始参数并构建双无人机协同隐蔽通信系统模型；其中，节点包括地面发射机、地面非法监听者、地面接收机、无人机中继以及无人机干扰机；初始参数包括地面发射机、地面非法监听者、地面接收机三个节点的位置信息，两架无人机的部署位置范围、工作功率范围以及背景噪声；
4、步骤2，地面非法监听者使用似然比检测方式判断地面发射机以及无人机中继是否发射信号给地面接收机，并推导出系统的隐蔽性约束；
5、步骤3，分析系统的隐蔽性能，采用两阶段传输有效吞吐量的最小值来描述整体性能，并作为优化目标，构建优化问题；
6、步骤4，对优化问题中的约束项进行处理，使用多目标麻雀搜索算法，求解优化问题得到最优部署位置与功率设计方案。
7、进一步地，步骤1：表示双无人机协同隐蔽通信系统各节点的初始参数并构建双无人机协同隐蔽通信系统模型，包括：
8、设置的初始参数包括：地面发射机的水平位置坐标(m):qa＝[0,500]；地面监听者的水平位置坐标(m):qw＝[400,450]；地面接收机的水平位置坐标(m):qb＝[500,500]；地面发射机工作功率范围(w):0≤pa≤0.01，无人机中继工作功率范围(w):0≤pr≤0.1，无人机干扰机工作功率范围(w):0≤pj≤1，无人机中继水平位置范围(m):0≤xr≤1000,0≤yr≤1000，高度范围(m):300≤hr≤500；无人机干扰机水平位置范围(m):0≤xj≤1000,0≤yj≤1000，高度范围(m):300≤hj≤500；环境背景噪声(dbm)：σw2＝σb2＝σr2＝-120；参考距离为1m的信道增益(db):β0＝-60；需要求解的未知参数为：无人机中继的最优水平位置qr＝[xr,yr]，无人机干扰机的最优水平位置qj＝[xj,yj]，无人机中继和无人机干扰机的最优高度hr、hj，地面发射机、无人机中继、无人机干扰机的最优工作功率功率pa、pr、pj；
9、用三维笛卡尔坐标系表示各节点的位置，无人机中继、无人机干扰机、地面发射机、地面接收机和地面非法监听者的水平位置分别表示为：qr＝[xr,yr]、qj＝[xj,yj]、qa＝[xa,ya]、qb＝[xb,yb]、qw＝[xw,yw]；无人机中继和无人机干扰机的高度分别表示为hr和hj；考虑两架无人机到地面的传输信道均为视距信道，地面发射机到无人机中继，无人机中继到地面接收机和地面非法监听者以及无人机干扰机到地面接收机和地面非法监听者的信道功率增益分别用har，hrb，hrw，hjb，hjw表示：
10、
11、其中β0表示参考距离为1m时的信道功率增益；从地面发射机到地面非法监听者的地面信道表示为：
12、
13、其中，gaw为服从cn(0,1)的准静态瑞利衰落，daw表示地面发射机与地面非法监听者之间的距离，α为路径损耗指数。
14、进一步地，步骤2，地面非法监听者使用似然比检测方式判断地面发射机以及无人机中继是否发射信号给地面接收机，并推导出系统的隐蔽性约束，包括：
15、无人机中继工作在半双工模式下，地面发射机发出的信号经过两阶段的传输：第一阶段从地面发射机到空中的无人机中继，第二阶段从无人机中继到地面接收机；
16、在传输的第一阶段的第i个符合周期，地面非法监听者处接收到的信号表示为：
17、
18、其中，i＝1,...,n，n为此次传输的有限块长度，xa[i]、xj[i]分别表示地面发射机与无人机干扰机发送的符号，nw[i]～cn(0,σw2)表示地面非法监听者处的背景噪声，pa、pj分别为地面发射机与无人机干扰机的发射功率；表示无人机中继没有转发信息,表示无人机中继转发了信息；
19、表示地面非法监听者判断地面发射机没有发送信息，表示地面非法监听者判断地面发射机发送了信息；则此时地面非法监听者的虚警概率表示为漏检概率表示为则地面非法监听者总的检测错误概率表示为：
20、ξ1＝π0pfa1+π1pmd1
21、其中π0和π1表示无人机中继的先验发射概率，取π0＝π0＝0.5，即等先验发射概率；地面非法监听者的最佳检测阈值和对应的最小检测错误概率ξ*最优检测为似然比检测,似然比函数表示如下：
22、
23、其中λ＝π0/π1＝1，和分别为和条件下的似然函数，根据pinsker不等式，ξ1存在一个下界，且ξ1的下界表示为：
24本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双无人机协同的隐蔽通信方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1：表示双无人机协同隐蔽通信系统各节点的初始参数并构建双无人机协同隐蔽通信系统模型，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2，地面非法监听者使用似然比检测方式判断地面发射机以及无人机中继是否发射信号给地面接收机，并推导出系统的隐蔽性约束，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤3，分析系统的隐蔽性能，采用两阶段传输有效吞吐量的最小值来描述整体性能，并作为优化目标，构建优化问题；包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤4：对优化问题中的约束项进行处理，使用多目标麻雀搜索算法，求解优化问题得到最优部署位置与功率设计方案。
【技术特征摘要】
1.一种双无人机协同的隐蔽通信方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1：表示双无人机协同隐蔽通信系统各节点的初始参数并构建双无人机协同隐蔽通信系统模型，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2，地面非法监听者使用似然比检测方式判断地面发射机以及无人机中继是否发射信号给地面接收机，...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈瑾，李国鑫，章礼玮，王海超，徐逸凡，贺文辉，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军工程大学，
类型：发明
国别省市：
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