本發(fā)明涉及無(wú)人機(jī)的無(wú)線傳感器數(shù)據(jù)采集，具體涉及一種無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)位置和能量?jī)?yōu)化的傳感器功率分配方法、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、在臨時(shí)或短期部署的分布式無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，傳感器數(shù)據(jù)采集是一個(gè)需要解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。由于無(wú)人機(jī)具有部署靈活、可控性好、使用成本低等優(yōu)點(diǎn)，利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行傳感器數(shù)據(jù)采集，是一種很好的應(yīng)用范例。

2、然而基于無(wú)人機(jī)的無(wú)線傳感器數(shù)據(jù)采集需要考慮采集過(guò)程中的數(shù)據(jù)安全問(wèn)題和傳感器能量有限問(wèn)題。由于地空無(wú)線鏈路的廣播特性，傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)可能被潛在的非法用戶接收，這就使得數(shù)據(jù)采集存在潛在的信息安全問(wèn)題。另一方面，傳感器一般都采用電池供電，能量非常有限，會(huì)影響傳感器發(fā)送數(shù)據(jù)的持續(xù)時(shí)間。

3、通常，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)安全大多都是采用基于密碼理論的傳統(tǒng)加密技術(shù)，存在密鑰的產(chǎn)生和管理復(fù)雜度高、計(jì)算量大等問(wèn)題。對(duì)于傳感器能量有限問(wèn)題，傳統(tǒng)方法是用盡可能低的功率發(fā)送數(shù)據(jù)以節(jié)省能量，但數(shù)據(jù)速率也會(huì)很低。這種功率策略不適合基于無(wú)人機(jī)的數(shù)據(jù)采集，因?yàn)闊o(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)采集具有任務(wù)時(shí)限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提出的一種無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)位置和能量?jī)?yōu)化的傳感器功率分配方法、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，可至少解決背景技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

3、一種無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)位置和能量?jī)?yōu)化的傳感器功率分配方法，基于物理層安全理論，利用無(wú)人機(jī)良好的機(jī)動(dòng)性和可控性為安全設(shè)計(jì)提供的空間自由度，通過(guò)實(shí)時(shí)優(yōu)化無(wú)人機(jī)的空間位置，確保更多的傳感器處于無(wú)人機(jī)通信覆蓋范圍內(nèi)，并且通過(guò)傳感器選擇策略，確保被選擇的傳感器發(fā)送數(shù)據(jù)是安全的；

4、接著，以能量效率為性能指標(biāo)，對(duì)所選擇的傳感器進(jìn)行能效最優(yōu)的功率分配，使得傳感器在有限的能量下能夠?qū)⒋鎯?chǔ)的感知數(shù)據(jù)盡可能多地發(fā)送給無(wú)人機(jī)。

5、又一方面，本發(fā)明還公開一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)，使得所述處理器執(zhí)行如上述方法的步驟。

6、再一方面，本發(fā)明還公開一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被所述處理器執(zhí)行時(shí)，使得所述處理器執(zhí)行如上方法的步驟。

7、由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)位置和能量?jī)?yōu)化的傳感器功率分配方法，特別是通過(guò)無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)位置優(yōu)化和傳感器最優(yōu)功率分配，提升數(shù)據(jù)采集的安全性和傳感器的能量利用效率。具體的說(shuō)，本發(fā)明針對(duì)在運(yùn)用無(wú)人機(jī)采集無(wú)線傳感器數(shù)據(jù)過(guò)程中存在的數(shù)據(jù)安全問(wèn)題和傳感器能量限制問(wèn)題，提出基于物理層安全理論，通過(guò)無(wú)人機(jī)空間位置實(shí)時(shí)優(yōu)化、安全的傳感器選擇和最優(yōu)功率分配等技術(shù)手段，確保采集數(shù)據(jù)的安全性和傳感器高的能量利用效率。

8、本發(fā)明基于物理層安全理論，利用無(wú)人機(jī)良好的機(jī)動(dòng)性和可控性為安全設(shè)計(jì)提供的空間自由度，通過(guò)實(shí)時(shí)優(yōu)化無(wú)人機(jī)的空間位置，確保更多的傳感器處于無(wú)人機(jī)通信覆蓋范圍內(nèi)，并且通過(guò)傳感器選擇策略，確保被選擇的傳感器發(fā)送數(shù)據(jù)是安全的。接著，以能量效率為性能指標(biāo)，對(duì)所選擇的傳感器進(jìn)行能效最優(yōu)的功率分配，使得傳感器在有限的能量下能夠?qū)⒋鎯?chǔ)的感知數(shù)據(jù)盡可能多地發(fā)送給無(wú)人機(jī)。

9、本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)在于覆蓋最優(yōu)的無(wú)人機(jī)空間位置實(shí)時(shí)優(yōu)化算法、考慮數(shù)據(jù)傳輸安全的傳感器選擇策略和能效最優(yōu)的傳感器發(fā)送功率分配算法。

10、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)可以有效對(duì)抗基于無(wú)人機(jī)的傳感器數(shù)據(jù)采集過(guò)程中的數(shù)據(jù)安全和能量限制問(wèn)題，通過(guò)無(wú)人機(jī)位置實(shí)時(shí)優(yōu)化、安全的傳感器選擇和傳感器功率分配等技術(shù)手段，在確保數(shù)據(jù)傳輸安全的前提下，最大限度提高傳感器的能量利用效率。

技術(shù)特征：

1.一種無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)位置和能量?jī)?yōu)化的傳感器功率分配方法，其特征在于，基于物理層安全理論，利用無(wú)人機(jī)良好的機(jī)動(dòng)性和可控性為安全設(shè)計(jì)提供的空間自由度，通過(guò)實(shí)時(shí)優(yōu)化無(wú)人機(jī)的空間位置，確保更多的傳感器處于無(wú)人機(jī)通信覆蓋范圍內(nèi)，并且通過(guò)傳感器選擇策略，確保被選擇的傳感器發(fā)送數(shù)據(jù)是安全的；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)位置和能量?jī)?yōu)化的傳感器功率分配方法，其特征在于：通過(guò)實(shí)時(shí)優(yōu)化無(wú)人機(jī)的空間位置，確保更多的傳感器處于無(wú)人機(jī)通信覆蓋范圍內(nèi)，具體包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)位置和能量?jī)?yōu)化的傳感器功率分配方法，其特征在于：通過(guò)實(shí)時(shí)優(yōu)化無(wú)人機(jī)的空間位置，確保更多的傳感器處于無(wú)人機(jī)通信覆蓋范圍內(nèi)，具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)位置和能量?jī)?yōu)化的傳感器功率分配方法，其特征在于：且通過(guò)傳感器選擇策略，確保被選擇的傳感器發(fā)送數(shù)據(jù)是安全的,具體步驟如下

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)位置和能量?jī)?yōu)化的傳感器功率分配方法，其特征在于：以能量效率為性能指標(biāo)，對(duì)所選擇的傳感器進(jìn)行能效最優(yōu)的功率分配，使得傳感器在有限的能量下能夠?qū)⒋鎯?chǔ)的感知數(shù)據(jù)盡可能多地發(fā)送給無(wú)人機(jī)，具體包括

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)位置和能量?jī)?yōu)化的傳感器功率分配方法，其特征在于：以能量效率為性能指標(biāo)，對(duì)所選擇的傳感器進(jìn)行能效最優(yōu)的功率分配，使得傳感器在有限的能量下能夠?qū)⒋鎯?chǔ)的感知數(shù)據(jù)盡可能多地發(fā)送給無(wú)人機(jī)，具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

7.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)設(shè)備，存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)，使得所述處理器執(zhí)行如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述方法的步驟。

8.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被所述處理器執(zhí)行時(shí)，使得所述處理器執(zhí)行如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明的一種無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)位置和能量?jī)?yōu)化的傳感器功率分配方法及設(shè)備，包括基于物理層安全理論，通過(guò)實(shí)時(shí)優(yōu)化無(wú)人機(jī)的空間位置，確保更多的傳感器處于無(wú)人機(jī)通信覆蓋范圍內(nèi)，并且通過(guò)傳感器選擇策略，確保被選擇的傳感器發(fā)送數(shù)據(jù)是安全的；接著，以能量效率為性能指標(biāo)，對(duì)所選擇的傳感器進(jìn)行能效最優(yōu)的功率分配，使得傳感器在有限的能量下能夠?qū)⒋鎯?chǔ)的感知數(shù)據(jù)盡可能多地發(fā)送給無(wú)人機(jī)。本發(fā)明可以有效對(duì)抗基于無(wú)人機(jī)的傳感器數(shù)據(jù)采集過(guò)程中的數(shù)據(jù)安全和能量限制問(wèn)題，通過(guò)無(wú)人機(jī)位置實(shí)時(shí)優(yōu)化、安全的傳感器選擇和傳感器功率分配等技術(shù)手段，在確保數(shù)據(jù)傳輸安全的前提下，最大限度提高傳感器的能量利用效率。

技術(shù)研發(fā)人員：王東,鄭靖,陳衛(wèi),榮潤(rùn)琴,劉發(fā)磊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)人民解放軍陸軍炮兵防空兵學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9