[发明专利]一种低复杂度的天地协同通信网络无人机部署方法

权利要求书

1.一种低复杂度的天地协同通信网络无人机部署方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：地面多用户向无人机，发送数据至无人机节点，同时无人机发送干扰信号至窃听节点，保证地面用户到无人机数据的安全传输；

S2：无人机将收集到的信息传输给卫星，利用无人机发送人工噪声对窃听者进行压制；

S3：对整个系统优化问题建模，并对原问题进行求解，为天地协同通信网络无人机部署方案提供可行方案。

2.根据权利要求1所述的低复杂度的天地协同通信网络无人机部署方法，其特征在于：步骤S1的阶段定义为阶段I，无人机位置坐标为u＝(x_U,y_U,h_U)，地面终端节点位置为(L_i,0)＝(x_i,y_i,0)，地面窃听者的位置为(L_m,0)＝(x_m,y_m,0)；为阶段I中节点i的信息安全传输速率：

其中，为地面终端节点i的发射功率，B为分配给阶段I的带宽，为信道增益，d_i,U为无人机与节点i的传输距离，为衰减因子，为机载端噪声功率，为节点i到窃听者m的信道，为信道增益，为小尺度衰落增益，为阶段I无人机到窃听者m的信道，为窃听端的噪声功率，x_U∈[0,X_U,max]，y_U∈[0,Y_U,max]，h_U∈[H_min,H_max]分别为无人机部署空间的可性域，为阶段I的人工噪声功率，为无人机数据传输发送功率。

3.根据权利要求1所述的低复杂度的天地协同通信网络无人机部署方法，其特征在于：步骤S2阶段定义为阶段II，在所述阶段II中，安全通信速率为

其中，为阶段II无人机的发射功率，为卫星端噪声功率，h^U→S为无人机与卫星间的信道增益，为阶段II无人机到窃听者m的信道，为阶段II的人工噪声功率。

4.根据权利要求1所述的低复杂度的天地协同通信网络无人机部署方法，其特征在于：步骤S3中所述整个系统优化问题建模为：

s.t.x_U∈[0,X_U,max] (b)

y_U∈[0,Y_U,max] (c)

h_U∈[H_min,H_max] (d)

其中，为机载端通信载荷受限功率。

5.根据权利要求4所述的低复杂度的天地协同通信网络无人机部署方法，其特征在于：通过以下步骤对所述整个系统优化问题求解：

令假设节点处的自干扰为0，则将所述整个系统优化问题变为：

(3b)-(3e),(3h),(3i)

将式(4)为不同子问题，分别为：

①优化子问题：给定原问题通过解决如下问题实现优化求解：

(3e)

其中

②优化子问题：给定问题通过解决如下问题实现优化求解：

s.t.

③优化子问题：给定问题通过解决如下问题实现优化求解：

s.t.

④优化UAV的位置：h_U

给定问题通过分别优化无人机的首先解决无人机的高度问题，解决如下问题实现优化求解：

s.t.

h_U∈[H_min,H_max] (b)

⑤优化UAV的位置：P_U＝{x_U,y_U}

给定解决如下问题实现优化求解：

s.t.x_U∈[X_U,min,X_U,max] (b)

y_U∈[Y_U,min,Y_U,max] (c)

令

其中

引入松弛变量t_i≤||p_U-p_i||²，并在p_U[j]处进行展开，得：

其中，

原问题变为：

s.t.

x_U∈[X_U,min,X_U,max] (b)

y_U∈[Y_U,min,Y_U,max] (c)

通过凸优化工具一次循环求解式(6)、(7)、(8)、(9)、(16)中的凸问题，经过多次迭代直到算法收敛，最终得到节点部署与功率分配联合优化方案。