基于强化学习的无人机安全通信轨迹在线优化策略

物理层安全是无线通信实现安全通信的一种有效手段, 无人机基站在存在地面窃听者的情况下向地面合法用户传输机密信息时, 已有研究一般采用离线方法对无人机基站的飞行轨迹进行优化, 得到的轨迹是固定的, 保密传输缺乏应对通信环境变化的能力。针对该问题, 本文研究无人机飞行轨迹的在线优化策略, 使机密信息被安全传输的同时实现通信平均保密率最大化。文中采用了更符合实际的视距/非视距混合信道模型对空地通信链路进行建模, 提出一种基于Q-learning算法的保障无人机通信系统安全的飞行轨迹在线优化方法。仿真结果表明, 与两种基准算法相比, 本文提出的算法能够有效提高无人机通信的平均保密率。     

基于COM组件的水位等值线自动生成方法的研究与实现

针对目前利用Surfer软件接口进行等值线生成的重复开发问题,提出了生成等值线COM组件的观点。首先分析了Surfer Automation对象模型结构和COM组件原理,然后详细描述了等值线COM组件的设计、算法的实现、接口参数的说明和关键代码,同时给出了COM组件的具体生成过程。最后通过实际工程应用表明,采用COM组件技术能对等值线绘制方法进行有效封装,调用方便,提高了开发效率,且图形绘制效果好。     

基于截短ARQ协议的协作分集系统吞吐量研究

研究协作分集通信系统的跨层设计使系统吞吐量最大化.首先推导基于截短ARQ协议的协作分集和两跳系统的吞吐量理论表达式,揭示数据包长度和调制方式对系统吞吐量的影响,在此基础上用自适应技术优化系统性能,采用连续二维优化求出了吞吐量的最大值,进而提出了实用的二维离散吞吐量优化算法,该算法的优化结果与吞吐量最大值相差很小,最后提出了计算量更小的一维离散优化算法,且其吞吐量性能损失也很小.     

可重构智能表面辅助的非正交多址接入系统的安全通信研究

可重构智能表面是一种可以通过控制反射元件改变反射信号来改善无线信号传播环境和提高通信安全的有效技术。从物理层安全的角度研究了可重构智能表面辅助的非正交多址接入系统的安全通信,其中多个用户在单天线窃听者存在的情况下,以非正交多址接入的方式同时向单天线基站发送机密信息。研究的目的是通过优化用户的发射功率和可重构智能表面反射元素的相移使系统的总保密率最大化,同时满足发射功率约束、用户服务质量约束和可重构智能表面的每个反射元素的模一约束。虽然涉及的优化问题是非凸的,难以求解,但是本文提出一种基于交替优化和半定松弛的算法求得次优解。仿真结果表明,与2种基准方案对比,所提出的算法一定程度上提高了系统的总保密率,为可重构智能表面辅助的非正交多址接入系统的安全通信研究提供参考。     

多用户多载波无线携能通信系统的上下行联合资源分配

无线携能通信(SWIPT)技术是解决无线网络能量受限问题的有效方法,该文研究一个由基站(BS)和多用户组成的多载波SWIPT系统,其上行和下行链路均采用正交频分复用(OFDM)技术。在下行链路中,基站向用户同时进行信息与能量传输;在上行链路中,用户利用从基站接收的能量向基站回传信息。该文以最大化上下行加权和速率为目标,联合优化上行和下行的子载波分配和功率分配,提出基于拉格朗日对偶法和椭球法的最优联合资源分配算法。计算机仿真结果证实了该算法的有效性。     

具有时延QoS保证的OFDM中继系统子载波配对与功率分配算法

 本文研究具有直接通信链路的OFDM解码转发(Decode-and-Forward,DF)中继系统的子载波配对与功率分配算法,目标是在满足业务时延QoS要求的前提下最大化系统容量.利用有效容量模型,首先把OFDM DF中继系统的子载波配对与功率分配问题形成为混合整数规划问题,然后把其转化为连续松弛凸规划问题,利用凸优化方法得到原问题的最优解,从而提出了一种联合最优的子载波配对与功率分配迭代算法.理论推导结果和仿真结果表明,最优子载波配对与功率分配不仅取决于子载波的信道增益,还取决于业务的时延QoS要求.与已有算法相比,本文算法获得的有效容量最大.     

双智能反射平面辅助无线携能通信系统的安全通信优化

研究采用两个智能反射平面保障无线携能通信系统信息传输的物理层安全。通过联合优化两个智能反射平面的反射波束成形和基站的发射波束成形以最大化系统的总信息传输速率,同时满足基站的发射功率约束、能量收集用户的最小能量收集约束与最大窃听速率约束,以及智能反射平面反射系数的模一约束。由于存在两个智能反射平面之间的反射链路,所构建优化问题的优化变量高度耦合,难以直接求解。提出一种基于交替优化、半正定松弛和连续凸逼近的算法求问题的次优解。仿真结果表明,与现有的基准方案相比,所提算法能在保证信息传输安全和满足能量传输要求的情况下大幅提高系统的总数据速率。     

多天线主动窃听系统的干扰机优化设计

不同于与传统无线通信物理层安全被动窃听技术,针对物理层主动窃听技术进行了研究,主要用于合法部门监听可疑用户的通信。考虑可疑发射机和合法干扰机具有多天线、可疑接收机和合法窃听者具有单天线的系统模型,在可疑通信链路增益强于窃听链路增益的情况下,通过发射干扰信号,控制可疑用户的通信速率,使合法窃听者能正确解码窃听信息。分别在合法干扰机对合法窃听者有/无干扰的两种情况下,进行最优的干扰信号设计和干扰功率控制,最大化窃听速率。仿真结果表明,在不同的应用场景下合理设置干扰机位置,能有效提高窃听速率,并且所提的干扰机设计方法均取得了比现有的两种基准方法更优的窃听性能。     

基于GPRS的水资源远程监测系统研究

针对安徽省凤台县大型煤矿和电厂对地表水需求量的不断增加,水资源浪费的加剧,提出了水资源监测系统的设计方案。系统介绍了以流量计和嵌入式系统作为数据采集终端的硬件结构,设计了GPRS传输协议利用GPRS APN专网传输数据,最后监测中心通过中心WEB软件将数据库服务器处理的信息以友好的界面显示出来。实际证明,该系统具有可靠性高,传输速度快,费用低等特点,能够对水资源进行科学有效的管理。     

无人机信息采集系统的端到端吞吐量最大化研究

无人机具有按需快速部署、移动性高、可与地面用户建立起高质量的视距通信链路的优点,能在无线通信和物联网中得到重要的应用。本文研究了一个无人机信息采集系统,在该系统中无人机负责收集多个地面传感器的信息,并将信息回传至信息融合中心。为了最大化信息采集系统的端到端吞吐量,制定了一个联合优化传感器的发射功率、可用带宽的分配、无人机的传输功率和飞行轨迹的优化问题。该优化问题需满足最小信息传输量约束、信息−因果约束、平均和峰值传输功率约束、带宽分配约束和无人机机动性约束,是一个难以直接求解的非凸优化问题。为解决这个问题,本文基于块坐标下降法和连续凸优化方法提出了一个高效的交替优化算法,将问题分解为优化功率带宽和优化无人机飞行轨迹两个子问题,并通过引入松弛变量和一阶泰勒展开的方法将每个子问题变成易于求解的凸优化问题,从而进行交替迭代求解。计算机仿真结果显示所提出的优化算法能够权衡数据收集和数据转发这两段链路,显著提高了系统的端到端吞吐量。同时,通过与另外3种基准方案的性能对比,显示了联合优化功率、带宽和飞行轨迹的必要性。