[发明专利]一种UAV-MEC环境下利用物理层安全技术的高安全卸载能效方法

权利要求书

1.一种UAV-MEC环境下利用物理层安全技术的高安全卸载能效方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

步骤1，建立存在窃听无人机和合法无人机的边缘卸载场景；

步骤2，通过数学模型将上述边缘卸载模型建模为公式化的优化问题；

步骤3，将建立的优化问题根据地面卸载用户任务数据量是否能满足任务时延要求划分为两种模式：本地计算模式和MEC部分卸载计算模式，若地面终端用户能在时延要求范围内完成计算任务，则选择本地计算模式；否则，选择MEC部分卸载模式；

步骤4，将MEC部分卸载模式下的优化问题利用块坐标算法进行求解，将其解耦为三个子优化问题：合法无人机轨迹优化非凸子问题、无人机CPU计算频率分配子问题以及数据卸载率优化子问题；

步骤5，对无人机轨迹优化非凸子问题引入松弛变量进行局部凸近似处理，以求解系统近似最优的运行轨迹；

步骤6，对目标函数进行变换，将与当前子问题无关的约束和变量进行去除，求解无人机CPU计算频率分配子问题和数据卸载率子问题；

步骤7，利用CVX工具对上述三个子问题分别求局部近似解，将三个局部解在进行迭代以求得系统整体近似最优解，获得无人机最优的飞行路径轨迹、无人机对每个地面卸载用户的最优CPU计算频率分配以及计算任务数据卸载率。

2.根据权利要求1所述的一种UAV-MEC环境下利用物理层安全技术的高安全卸载能效方法，其特征在于：在步骤1中，所述建立存在窃听无人机和合法无人机的边缘卸载场景包括以下信息：N个地面终端用户、E个窃听无人机和一个搭载边缘服务器的合法无人机；第i个用户的位置表示为合法无人机固定在地面以上的高度H_u，其水平位置用表示。

3.根据权利要求1所述的一种UAV-MEC环境下利用物理层安全技术的高安全卸载能效方法，其特征在于：在步骤2中，所述建立的优化问题具体包括目标函数和约束条件；

目标函数是：

式(1)中，η定义为系统最大保密能效，系统安全通信传输速率定义为地面用户i至合法无人机链路的数据传输速率r_iu与用户i至窃听无人机链路最大数据传输速率的差值其中E_i表示合法无人机服务用户i的总能耗，包括发射干扰窃听无人机的能耗接收卸载用户过程中产生的通信传输功耗以及计算用户数据卸载到合法无人机所产生的计算能耗

q和f分别为无人机的飞行轨迹和对每个用户分配的计算频率，变量ξ＝[0,1]定义为用户与合法无人机建立卸载连接的卸载系数；

约束条件具体包括：

用户i在本地计算模式下的时延要求应满足T_i^loc≤T，式中T_i^loc表示本地计算时延，T为终端任务可容忍的最大时延；

用户i选择部分卸载满足式中，T_i^ul、T_i^c分别表示卸载时延以及合法无人机边缘服务器的计算时延，由无人机传给用户的时延忽略不计；

边缘卸载模式下无人机CPU计算频率分配需满足式中，表示无人机CPU总计算频率。

4.根据权利要求1所述的一种UAV-MEC环境下利用物理层安全技术的高安全卸载能效方法，其特征在于：在步骤4中，所述将MEC部分卸载模式下的优化问题利用块坐标算法进行求解，将其解耦为三个子优化问题，具体的步骤如下：

a.根据块坐标下降法，仅保留与无人机轨迹有关的约束条件,无人机轨迹子优化问题表示为：

b.仅保留与无人机频率分配相关的约束条件，无人机频率分配子优化问题表示为：

c.根据块坐标下降法，仅保留与无人机卸载率有关的约束条件，无人机卸载率子问题表示为：