无人机网络的物理层安全问题研究

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无人机因其成本低、按需部署、高机动性的特点,近年来在无线通信中的应用越来越多。无人机不仅可以作为低空移动用户接入到通信网络中,还可以作为通信的平台向用户提供服务。由于无线信道的共享性和广播性的特点,无人机同地面用户通信时比以往任何时候更容易被窃听者截取机密信息,因此通信过程中的安全问题受到威胁。为了保证机密信息的安全传输,利用物理层安全最常用的协作干扰技术来削弱窃听信道的传输速率使系统的安全性提高。本文的主要研究内容可以概括为:首先,提出无人机基站与用户通信的系统模型,由于通信的过程中存在窃听者,通过引入干扰机发送其它信号来协作干扰窃听者,提高无人机通信系统的安全性。其次,针对窃听信道传输速率最大的问题,提出了假定窃听者在某一圆形区域中,通过求出无人机距离窃听者最近和干扰机距离窃听者最远来实现,接着根据窃听信道传输速率,得出系统最差情况的传输速率。再次,针对提高系统最差情况下传输速率的问题,提出了联合优化路径和功率的方法,将原始优化问题分成优化无人机路径、无人机和干扰机的功率,采用块坐标下降和逐次凸优化的迭代算法,提高通信系统的传输速率。最后,基于无人机同地面通信过程中保密性能进行仿真,并对实验结果进行分析,仿真实验验证了提出的算法具有有效性且通信的安全性得到明显提高。
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