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摘要:本发明涉及无线及移动通信、隐蔽通信技术领域,且公开了一种无人机辅助下隐蔽通信的轨迹优化方法,构建无人机辅助下隐蔽通信的轨迹优化系统,包括一个无人机发送端,多个合法地面用户接收端、一个监听者Warden;还包括两条信道链路:从无人机发送端到各地面用户的隐蔽通信链路以及从无人机发送端到监听者Warden的窃听链路。该方法通过利用无人机辅助隐蔽通信,并对其轨迹进行优化,有效地解决了传统的通信方法面临的通信范围窄,基站固定不灵活,信号阻断等问题,提高了隐蔽通信的稳定性和覆盖范围,并且采用近似凸优化的方法,对变量进行了逐次优化,直到最优变量被采取。
主权项:1.一种无人机辅助下隐蔽通信的轨迹优化方法,其特征在于:包括以下步骤:S1、构建无人机辅助下隐蔽通信的轨迹优化系统,包括一个无人机发送端,多个合法地面用户接收端、一个监听者Warden;还包括两条信道链路:从无人机发送端到各地面用户的隐蔽通信链路以及从无人机发送端到监听者Warden的窃听链路,无人机发送端与第k个地面用户和监听者Warden之间的信道增益分别为hd和hk,且该信道增益均服从复高斯分布;S2、对监听者Warden进行二元假设检验计算,得到虚警概率Pr1和漏检概率Pr2,并对监听者Warden的总检测错误率ξ进行计算,最终得到监听者Warden最优平均最小检错概率ξ*;S3、对无人机的轨迹进行分析,并结合最优平均最小检错概率ξ*优化无人机飞行轨迹,最终得出无人的最优发射功率;S4、提出优化问题,具体表达式如下: 其中,表示优化的目标函数,表示在q为自变量的前提下,最大化目标函数,q表示无人机的位置,N表示时隙总数,K表示用户数量,表示第k个用户处噪声不确定性的方差,Δt表示单位时隙,hk[n]表示在第n个时隙时,第k个用户处的信道增益,log2表示以2为底数的对数函数,v[n]表示在第n个时隙时无人机的飞行速度,v[n-1]表示在第n-1个时隙时无人机的飞行速度,vmax和vmin表示无人机的飞行速度的最大值和最小值,a[n]表示在第n个时隙时无人机的飞行加速度,amax表示无人机的飞行加速度的最大值,s.t.表示约束,P*[n]表示无人机发送端的最优发射功率,||*||;S5、解决步骤S4中提出的优化问题,具体包括以下步骤:S5.1、引入一个松弛变量约束并对优化的目标函数进行转换,具体表达式如下:松弛变量约束:μk[n]≥||q[n]-wk||α,n=1,2,…,N转换后的目标函数: 其中,||*||表示欧几里得范数,α表示路径衰落系数,q[n]表示无人机在第n个时隙时的位置,H表示无人机的飞行高度,μk[n]表示在第n个时隙,第k个用户处引入的一个松弛变量,wk表示第k个用户的位置,β0表示单位距离的信道增益,表示第k个用户处噪声不确定性的方差;S5.2,对步骤S5.1中转换后的目标函数进行一阶泰勒展开,得到如下表达式: 其中,表示优化后的目标函数,P*[n]表示无人机发送端的最优发射功率,H表示无人机的飞行高度,μk[n]表示在第n个时隙,第k个用户处引入的一个松弛变量,其中是优化变量,而μk[n]是迭代变量;S5.3、对步骤S5.1中的无人机飞行速度的约束进行变化,具体表达式如下: 其中,v*[n]表示无人机在第n个时隙时的飞行速度,||*||2表示*的模的平方,表示v*的转置,v[n]表示在第n个时隙时无人机的飞行速度,vmin表示无人机的飞行速度的最小值;S5.4、采用SCA方法,通过迭代及逼近的方法求解转换后的优化问题。
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