一种用于空天地网络安全传输的协同优化方法

本发明涉及通信安全，具体涉及一种用于空天地网络安全传输的协同优化方法。

背景技术：

1、空天地一体化通信利用卫星覆盖范围广、无人机部署灵活和地面终端接入便捷的特点，能够在偏远区域、应急通信、广域监测和移动接入任务中形成多层协同传输链路，卫星链路负责远距离信息投送，无人机群承担中继转发和空间波束调节，物理层安全传输则通过速率冗余、功率配置和波束控制降低信息被非授权节点解析的风险。

2、当前，在卫星经无人机群向地面终端进行安全下行传输的过程中，通常存在合法双跳链路与窃听链路分阶段作用、不同接收端信道状态差异较大、连接可靠性和保密性评价相互割裂的问题，导致功率配置和速率设置难以同时反映合法接收质量、窃听风险以及有效保密传输能力。

3、其次，卫星发射功率、无人机群转发功率、波束方向、编码速率和冗余速率之间存在耦合关系，概率约束下的安全传输优化过程容易形成非凸求解结构，若仅对单一功率或单一波束方向进行调整，难以兼顾地面终端接收增强与窃听链路抑制。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于空天地网络安全传输的协同优化方法。

2、一种用于空天地网络安全传输的协同优化方法，包括：

3、采集网络对象数据、传输阶段数据、信道参数、噪声功率、卫星发射功率、无人机群波束向量、码字速率、冗余速率和约束数据，基于网络对象数据和传输阶段数据生成传输链路数据；

4、根据信道参数、噪声功率、卫星发射功率、无人机群波束向量和传输链路数据得到可达速率，基于可达速率、码字速率和冗余速率生成安全性能数据；

5、根据安全性能数据、卫星发射功率、无人机群波束向量、码字速率、冗余速率和约束数据建立联合优化问题，对联合优化问题进行等价重构，得到重构数据；

6、通过重构数据交替求解联合优化问题，生成卫星发射功率、无人机群发射功率、码字速率、冗余速率和无人机群波束向量。

7、相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

8、本发明通过在卫星、采用解码转发协议的无人机群、地面合法用户和窃听者并存的空天地网络安全传输中，将传输链路数据与可达速率、安全性能数据建立对应关系，使合法双跳链路和窃听链路的传输状态能够同时参与可靠性与保密性判定，进而使连接失败概率、保密失败概率和系统有效安全速率能够在同一约束框架下表征安全传输质量；

9、此外，本发明还通过联合优化问题与重构数据之间的对应处理，使第一阶marcum-q约束、波束分解参数和辅助变量共同约束卫星发射功率、无人机群发射功率、码字速率、冗余速率和无人机群波束向量的生成过程，从而在满足连接失败概率门限和保密失败概率门限的条件下，提高系统有效安全速率并增强无人机群波束向量对地面合法用户传输和窃听链路抑制之间的协同适配能力；

10、综上，本发明在兼顾通信可靠性和防窃听能力的条件下，协调卫星与无人机群的传输资源，提高空天地网络的安全传输效率。

1.一种用于空天地网络安全传输的协同优化方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种用于空天地网络安全传输的协同优化方法，其特征在于，所述安全性能数据包括连接失败概率、保密失败概率和系统有效安全速率，所述重构数据包括第一阶marcum-q约束、波束分解参数和辅助变量。

3.根据权利要求2所述的一种空天地一体化网络中卫星功率与无人机群波束协同优化方法，其特征在于，基于网络对象数据和传输阶段数据生成传输链路数据的步骤包括：

4.根据权利要求3所述的一种空天地一体化网络中卫星功率与无人机群波束协同优化方法，其特征在于，得到卫星至无人机群链路、无人机群至地面合法用户链路、卫星至窃听者链路和无人机群至窃听者链路的步骤包括：

5.根据权利要求4所述的一种空天地一体化网络中卫星功率与无人机群波束协同优化方法，其特征在于，得到可达速率的步骤包括：

6.根据权利要求5所述的一种空天地一体化网络中卫星功率与无人机群波束协同优化方法，其特征在于，生成安全性能数据的步骤包括：

7.根据权利要求6所述的一种空天地一体化网络中卫星功率与无人机群波束协同优化方法，其特征在于，建立联合优化问题的步骤包括：

8.根据权利要求7所述的一种空天地一体化网络中卫星功率与无人机群波束协同优化方法，其特征在于，对联合优化问题进行等价重构步骤包括：

9.根据权利要求8所述的一种空天地一体化网络中卫星功率与无人机群波束协同优化方法，其特征在于，所述通过重构数据交替求解联合优化问题的步骤包括：

10.根据权利要求9所述的一种空天地一体化网络中卫星功率与无人机群波束协同优化方法，其特征在于，根据第一阶marcum-q约束更新单位范数波束方向向量的步骤包括：