智能反射面辅助干扰下的空天地协同隐蔽通信方法及系统

本发明涉及卫星通信的安全传输领域，尤其涉及一种智能反射面辅助干扰下的空天地协同隐蔽通信方法及系统。

背景技术：

1、随着科技的飞速发展和全球通信需求的不断增加，卫星通信技术作为一种全球性、高效的通信手段，已逐渐成为现代社会不可或缺的重要组成部分。由于其通信范围广、不受地形限制、可靠性高等特点，在导航、紧急通信及远程医疗等多个领域得到广泛应用。

2、基于卫星技术进行通信的过程中，对通信安全和隐蔽性的需求愈发显著。发明人经过实践研究发现，目前由于卫星通信技术传输时延长，传输质量受多种外界因素干扰等问题的存在，导致现有的通信过程中通信安全性不高。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种智能反射面辅助干扰下的空天地协同隐蔽通信方法，在通信过程中，兼顾通信安全和隐蔽性需求，提升通信安全性。

2、本发明还提供了一种智能反射面辅助干扰下的空天地协同隐蔽通信方系统，用于保证上述方法在实际中的实现及应用。

3、一种智能反射面辅助干扰下的空天地协同隐蔽通信方法，包括：

4、当已设置的无人机接收到卫星向目标用户传输的目标信号时，确定所述卫星的波束覆盖区域内是否存在监听者；所述目标用户未在所述卫星的波束覆盖区域内；

5、若所述卫星的波束覆盖区域内存在监听者，确定所述监听者对所述卫星所传输卫星信号的检测策略；

6、基于所述检测策略，计算所述监听者的相对熵kl散度；

7、应用所述kl散度确定隐蔽约束；

8、对所述隐蔽约束进行优化求解，获得隐蔽传输速率以及设置在所述无人机上的智能反射面的相移和反射系数；

9、基于所述智能反射面的相移和反射系数，将已选取的友好干扰机的数据信号反射至所述监听者，对所述监听者进行干扰；并触发所述无人机将所述目标信号按所述隐蔽传输速率传输至所述目标用户。

10、上述的智能反射面辅助干扰下的空天地协同隐蔽通信方法，可选的，所述无人机接收卫星向目标用户传输的目标信号，包括：

11、所述无人机通过已建立的通信链路接收卫星向目标用户传输的目标信号；

12、其中：

13、所述通信链路中的信道增益表示为：

14、hau＝ζaugau

15、ζau为信道系数，ζau的计算公式为

16、其中，λ为波长，du为卫星到无人机的距离，ga为卫星的波束增益；

17、gau表示通信链路的小尺度衰落；

18、无人机处接收到卫星的信号表示为：

19、yau(i)＝hauxa(i)+nu(i)

20、其中，xa为卫星发出的信号，nu为无人机处的噪声信号。

21、上述的智能反射面辅助干扰下的空天地协同隐蔽通信方法，可选的，所述确定所述监听者对所述卫星所传输卫星信号的检测策略，包括：

22、确定所述监听者接收卫星信号的概率密度；

23、依据所述概率密度，确定所述监听者接收卫星信号的错判概率；

24、以所述错判概率定义所述监听者的检测性能；

25、基于所述检测性能，结合预设的信号检测理论，确定所述监听者的最优检测策略为似然比检测策略。

26、上述的智能反射面辅助干扰下的空天地协同隐蔽通信方法，可选的，所述应用所述kl散度确定隐蔽约束，包括：

27、确定所述kl散度的解析表达式；

28、利用所述kl散度的凸性，求解所述解析表达式对应的所述kl散度上界的闭式表达式；

29、通过所述闭式表达式描述隐蔽不等式约束；

30、将所述隐蔽不等式约束转换为等式约束，以获得所述隐蔽约束。

31、上述的智能反射面辅助干扰下的空天地协同隐蔽通信方法，可选的，所述对所述隐蔽约束进行优化求解，获得隐蔽传输速率以及设置在所述无人机上的智能反射面的相移和反射系数，包括：

32、确定所述智能反射面中每个反射单元的初始相移和初始反射系数，所述智能反射面中设置有n个反射单元，n取正整数；

33、基于每个所述反射单元的初始相移和初始反射系数，结合预设的求解算法，对所述隐蔽约束进行迭代求解，直至所述隐蔽约束对应的目标函数的变化量小于设定阈值时，结束迭代求解过程，输出所述隐蔽传输速率及最终的所述智能反射面的相移和反射系数。

34、上述的智能反射面辅助干扰下的空天地协同隐蔽通信方法，可选的，所述友好干扰机的选取过程，包括：

35、确定各个地面友好用户中当前处于空闲状态的地面友好用户；

36、在处于空闲状态的地面友好用户中选择任一地面友好用户作为友好干扰机。

37、一种智能反射面辅助干扰下的空天地协同隐蔽通信系统，包括：

38、第一确定单元，用于当已设置的无人机接收到卫星向目标用户传输的目标信号时，确定所述卫星的波束覆盖区域内是否存在监听者；所述目标用户未在所述卫星的波束覆盖区域内；

39、第二确定单元，用于若所述卫星的波束覆盖区域内存在监听者，确定所述监听者对所述卫星所传输卫星信号的检测策略；

40、计算单元，用于基于所述检测策略，计算所述监听者的相对熵kl散度；

41、应用单元，用于应用所述kl散度确定隐蔽约束；

42、求解单元，用于对所述隐蔽约束进行优化求解，获得隐蔽传输速率以及设置在所述无人机上的智能反射面的相移和反射系数；

43、传输单元，用于基于所述智能反射面的相移和反射系数，将已选取的友好干扰机的数据信号反射至所述监听者，对所述监听者进行干扰；并触发所述无人机将所述目标信号按所述隐蔽传输速率传输至所述目标用户。

44、上述的智能反射面辅助干扰下的空天地协同隐蔽通信系统，可选的，所述第二确定单元，包括：

45、第一确定子单元，用于确定所述监听者接收卫星信号的概率密度；

46、第二确定子单元，用于依据所述概率密度，确定所述监听者接收卫星信号的错判概率；

47、定义单元，用于以所述错判概率定义所述监听者的检测性能；

48、第三确定子单元，用于基于所述检测性能，结合预设的信号检测理论，确定所述监听者的最优检测策略为似然比检测策略。

49、上述的智能反射面辅助干扰下的空天地协同隐蔽通信系统，可选的，所述应用单元，包括：

50、第四确定子单元，用于确定所述kl散度的解析表达式；

51、求解子单元，用于利用所述kl散度的凸性，求解所述解析表达式对应的所述kl散度上界的闭式表达式；

52、描述子单元，用于通过所述闭式表达式描述隐蔽不等式约束；

53、转换子单元，用于将所述隐蔽不等式约束转换为等式约束，以获得所述隐蔽约束。

54、上述的智能反射面辅助干扰下的空天地协同隐蔽通信系统，可选的，所述求解单元，包括：

55、第五确定子单元，用于确定所述智能反射面中每个反射单元的初始相移和初始反射系数，所述智能反射面中设置有n个反射单元，n取正整数；

56、迭代单元，用于基于每个所述反射单元的初始相移和初始反射系数，结合预设的求解算法，对所述隐蔽约束进行迭代求解，直至所述隐蔽约束对应的目标函数的变化量小于设定阈值时，结束迭代求解过程，输出所述隐蔽传输速率及最终的所述智能反射面的相移和反射系数。

57、一种存储介质，所述存储介质包括存储的指令，其中，在所述指令运行时控制所述存储介质所在的设备执行上述的智能反射面辅助干扰下的空天地协同隐蔽通信方法。

58、一种电子设备，包括存储器，以及一个或者一个以上的指令，其中，一个或者一个以上的指令存储于存储器中，且经配置以由一个或者一个以上处理器执行上述的智能反射面辅助干扰下的空天地协同隐蔽通信方法。

59、与现有技术相比，本发明包括以下优点：

60、本发明提供了一种智能反射面辅助干扰下的空天地协同隐蔽通信方法，包括：当已设置的无人机接收到卫星向目标用户传输的目标信号时，确定所述卫星的波束覆盖区域内是否存在监听者；所述目标用户未在所述卫星的波束覆盖区域内；若所述卫星的波束覆盖区域内存在监听者，确定所述监听者对所述卫星所传输卫星信号的检测策略；基于所述检测策略，计算所述监听者的相对熵kl散度；应用所述kl散度确定隐蔽约束；对所述隐蔽约束进行优化求解，获得隐蔽传输速率以及设置在所述无人机上的智能反射面的相移和反射系数；基于所述智能反射面的相移和反射系数，将已选取的友好干扰机的数据信号反射至所述监听者，对所述监听者进行干扰；并触发所述无人机将所述目标信号按所述隐蔽传输速率传输至所述目标用户。

61、本发明提供的智能反射面辅助干扰下的空天地协同隐蔽通信方法，在卫星、地面用户以及监听者之间设置无人机作为中继节点，无人机上设置有智能反射面。卫星向地面用户传输卫星信号的过程中，由于地面用户不在卫星的波束覆盖区域内，卫星将需要传输的卫星信号传输给无人机，无人机在接收到待传输的卫星信号后，通过智能反射面向监听者反射友好干扰机的数据信号对监听者进行干扰，以使监听者无法对待传输卫星信号进行有效获取，提升了卫星信号传输过程的安全性，同时无人机按对应的隐蔽传输速率将待传输卫星信号传输至地面用户，兼顾了通信过程中的安全性和隐蔽性的需求，提升了卫星通信的安全性。