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申请/专利权人：大连理工大学

摘要：本发明属于单合法车辆车载网络安全领域，提出一种基于无人机智能反射面的移动车载网络下行安全通信方法，用于单用户时分多址接入无线通信安全。通过联合优化无人机智能反射面RIS‑UAV的反射相位、飞行轨迹和基站每时隙的功率分配，最大化合法用户的安全传输速率。通过与无轨迹优化，更少的无源反射元素以及传统的悬挂建筑物式智能反射面方案对比，本发明可以显著提升无线通信系统的安全性能，具有可观的应用前景。同时本发明的方法可在窃听者信道状态信息未知的情况下，极大地提高网络的安全性能。

主权项：1.一种基于无人机智能反射面的移动车载网络下行安全通信方法，其特征在于，移动车载网络包括基站、无人机智能反射面RIS-UAV、合法车辆和窃听用户；无人机智能反射面是无人机携载智能反射面为一体的移动式智能反射面，无人机智能反射面包括无源反射单元和智能反射面控制器；基站与合法车辆之间既能通过直射链路通信又能通过无人机智能反射面RIS-UAV的反射链路进行通信；具体包括步骤如下：步骤一：根据实际情况构建无人机智能反射面辅助下的移动车载安全通信网络模型，包括车辆移动数学模型、无线通信信道模型和反射面相位模型；所述车辆移动数学模型具体为：每时隙合法车辆的位置为wi，即： 其中，w0为合法车辆的初始位置，ti,i∈{1,2,…,N}为第i时隙对应的移动时间，为合法车辆的速度；所述无线通信信道模型具体为：基站到无人机智能反射面的阵列响应表示为即： 其中，n表示具体时隙，n∈[1,N]，N表示整个通信过程的总时隙数，λ、χ分别表示天线间距和载波波长，表示信号经智能反射面元素入射时仰角和俯角对入射信号的影响；无人机智能反射面到合法车辆的阵列响应表示为即 其中，表示信号经智能反射面元素反射时仰角和俯角对反射信号的的影响；无人机到合法车辆的直射信道表示为hbm，即 其中，ρ表示在单位距离1米处的信道增益，dBM[n]＝||wBS-wi||表示在第n时隙基站和合法车辆之间的距离，wBS表示基站的位置坐标，κ表示莱斯因子，表示随机散射分量；所述智能反射面相位模型用相移矩阵Φ来表示，其中M为智能反射面的无源反射单元总个数，θm∈[0,2π是第m个被动反射单元的相移角度，m＝1,2,…,M；每个无源反射单元的相位偏移值均由智能反射面控制器来操控；步骤二：根据所建立无人机智能反射面辅助下的移动车载安全通信网络模型得到合法车辆的安全信息速率；所述安全信息速率Rsec[n]具体为， 其中，[x]+表示为max{0,x}，Ω表示对窃听信道建模的不确定程度，Rm[n]表示合法车辆在时隙n所获得的信息量，即 dBR[n]表示基站到无人机智能反射面的距离、dRM[n]表示无人机智能反射面到合法车辆的距离，p[n]表示基站每时隙的发送功率，hbm[n]表示基站到合法车辆直射信道的链路增益，为无人机智能反射面到合法车辆的阵列响应的共轭转置；Re[n]表示窃听者在时隙n所窃听的信息量，即 其中，hbe[n]是基站到窃听者直射信道的链路增益；步骤三：设计优化问题，最大化合法车辆全程的安全信息速率，并且满足无人机轨迹约束、合法车辆每时隙功率约束、反射面相位约束；所述优化问题为最大化合法车辆的安全通信速率：智能反射面的相移角度约束：无人机飞行前后时隙位置约束1：||l[n+1]-l[n]||2≤D2,n＝1,2,…,N-1,8c无人机飞行前后时隙位置约束2：l[1]＝l0≤D2,8d无人机飞行前后时隙位置约束3：l[N]＝lF≤D2,8e功率约束1：功率约束2：其中,l0,lF表示无人机的初始位置和终止位置，D表示无人机在一时隙内可移动的最大距离，约束8c-8e确保了无人机飞行的合理性，Pavg,Pmax表示每时隙平均可用发射功率以及每时隙的最大发射功率限制，分别对应约束8f和8g；步骤四：将基站功率分配优化、智能反射面相位优化以及无人机轨迹优化；根据连续凸优化方法将每个非凸子问题转化为凸优化问题，将转化后的凸优化问题放入MATLAB中，用CVX工具求解获得安全信息速率Rsec[n]、合法车辆在时隙n所获得的信息量Rm[n]、窃听者在时隙n所窃听的信息量Re[n]。

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百度查询： 大连理工大学 一种基于无人机智能反射面的移动车载网络下行安全通信方法