[发明专利]无线充电的无人机模型及其优化方法、系统和计算机介质

权利要求书

1.一种无线充电的无人机模型，其特征在于，包括无线充电桩对无人机无线充电阶段和数据传输阶段；

数据传输阶段包括无人机对节点传输数据，无人机对节点传输数据包括无人机对接收节点传输数据和无人机对窃听节点传输数据，所述无人机对窃听节点传输数据为无人机被动对窃听节点传输数据或窃听节点非法接收无人机的传输数据，其中节点包括接收节点和窃听节点；

所述模型依据无人机在时隙内接收到的电能通过两个通道传输数据至窃听节点与 接收节点；

优化所述模型得到最大安全信息总量的步骤如下：

A、设置机选参数并进行参数的取值范围限制，参数包括无线充电桩对无人机无线充电时间、无人机的飞行轨迹和数据传输阶段无人机的发送功率；

B、对每个时隙内的参数进行选择，其中，在时隙内无线充电桩对无人机无线充电阶段的时间为无线充电桩对无人机无线充电时间；

基于包括迭代优化和连续凸近似方法对连续多个时隙内的参数进行取值机选得到最大安全信息总量，对最大的安全信息总量的计算结果运用拉格朗日对偶分解，最终得到收敛的最优解，最优解即为规划周期内的最大安全信息总量，具体计算过程如下：

基于系统安全信息容量最大化准则的无人机无线充电时间、飞行轨迹和发送功率联合优化方法，其中，优化变量为X＝{α(t),q_a(t),P_a(t),t＝1,...,N}，其中α(t)表示时隙t内无线充电阶段所占的比例，q_a(t)表示时隙t内无人机的位置，P_a(t)表示时隙t内无人机的发射功率，因此，可以建模为：

上述建模的求解过程如下：

利用迭代优化和连续凸近似方法提出基于无线充电无人机的保密通信策略，该策略流程为：

步骤1：参数初始化：设置每个时隙的无线充电阶段所占的比例的初始值、无人机位置和无人机发射功率的初始值，即设置每个时隙的松弛变量的初始值，即设置迭代次数k＝1，系统允许误差δ＝0.001；

步骤2：给定的情况下求解下面子问题：

利用Matlab求解上述线性规划问题获得最优解{α^*(t),t＝1,...,N}，然后令

{α^k(t)＝α^*(t),t＝1,...,N}；

步骤3：给定的情况下求解下面子问题：

利用拉格朗日对偶分解方法求得上述子问题的最优值令

步骤4：给定的情况下求解下面子问题：

其中，表示矩阵的转置，利用Matlab中的CVX工具包求解上述子问题获得最优值，令

步骤5：计算目标函数的值然后判断|O^k-O^k-1|≤δ,如果满足算法迭代终止，可以获得最优解X^*；如果|O^k-O^k-1|＞δ，返回步骤2直到满足算法终止条件。

2.根据权利要求1所述的一种无线充电的无人机模型，其特征在于，两个通道分别为主信道和窃听信道，主信道对应接收节点，窃听信道对应窃听节点；

节点接收无人机发送的数据和与节点自身属性适应的高斯白噪声；

所述模型计算得到节点在所述时隙内接收数据的瞬时信噪比和信息总量；

其中，所述模型计算得到接收节点在所述时隙内接收数据的瞬时信噪比，依据接收节点的瞬时信噪比计算得到接收节点在数据传输阶段中所述时隙内的信息总量；

所述模型还包括计算得到窃取节点在所述时隙内非法接收数据的瞬时信噪比，依据窃取节点的瞬时信噪比计算得到窃取节点在数据传输阶段中所述时隙内的信息总量。

3.根据权利要求2所述的一种无线充电的无人机模型，其特征在于，所述模型还用于计算得到规划周期内的安全信息总量；

多个均分的时隙组成所述规划周期；

安全信息总量为计算得到的所有时隙中接收节点信息总量减去窃取节点信息总量的差值，其中，时隙内，当窃取节点的信息总量大于接收节点的信息总量，所述差值为零。