本發(fā)明涉及衛(wèi)星通信技術(shù)，尤其涉及一種基于衛(wèi)星隱蔽通信的中繼衛(wèi)星位置優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，具有“全球覆蓋、全頻譜、全應(yīng)用、強(qiáng)安全”愿景的6g技術(shù)正在被深入研究。它將通過整合衛(wèi)星通信、無人機(jī)通信、地面超密集通信網(wǎng)絡(luò)、海上通信、水下通信和地下通信，從地面通信擴(kuò)展到空天地海一體化通信網(wǎng)絡(luò)。衛(wèi)星通信系統(tǒng)是一種利用位于地球軌道上的人造地球衛(wèi)星作為中繼站，在不同的地面站或用戶終端之間實(shí)現(xiàn)信息傳輸和交換的先進(jìn)通信系統(tǒng)。衛(wèi)星通信可以彌補(bǔ)6g中地面通信在覆蓋范圍上的不足，確保信號能夠覆蓋世界的每一個(gè)角落。然而，在復(fù)雜多變的空間電磁環(huán)境中，衛(wèi)星通信面臨著許多嚴(yán)峻的安全威脅。

2、衛(wèi)星隱蔽通信技術(shù)確保了信息在傳輸過程中的隱蔽性和安全性，能夠?qū)崿F(xiàn)安全可靠的信息傳輸，既可以在特定的雙方之間進(jìn)行隱蔽通信，也可以通過中繼衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。在雙方隱蔽通信中，即點(diǎn)對點(diǎn)通信，發(fā)送方和接收方利用先進(jìn)的加密技術(shù)和特殊的信號調(diào)制方式，確保信息在衛(wèi)星信道中難以被偵測和破解。例如，當(dāng)一方需要向特定的另一方傳遞敏感信息時(shí)，衛(wèi)星隱蔽通信技術(shù)可以將信息進(jìn)行高度加密處理后，通過衛(wèi)星鏈路直接傳輸給對方，實(shí)現(xiàn)安全的點(diǎn)對點(diǎn)通信。而當(dāng)中繼衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)參與時(shí)，發(fā)送方先將信息傳輸至中繼衛(wèi)星，中繼衛(wèi)星利用特殊的信號處理和加密技術(shù)對信息進(jìn)行處理后再轉(zhuǎn)發(fā)出去。例如，在一些傳遞加密信息的應(yīng)用場景，信息先通過衛(wèi)星鏈路傳輸至中繼衛(wèi)星，中繼衛(wèi)星進(jìn)行加密和調(diào)制等處理后，再將信息準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)發(fā)至地面接收站，實(shí)現(xiàn)安全的通信鏈路。但是目前的衛(wèi)星隱蔽通信技術(shù)的隱蔽性仍然不足，且通信速率有限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種可以提高隱蔽性和通信速率的基于衛(wèi)星隱蔽通信的中繼衛(wèi)星位置優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

3、基于衛(wèi)星隱蔽通信的中繼衛(wèi)星位置優(yōu)化方法，包括如下步驟：

4、（1）構(gòu)建衛(wèi)星隱蔽通信系統(tǒng)中的隱蔽通信模型，所述隱蔽通信模型包括中繼衛(wèi)星、位于地面上向中繼衛(wèi)星發(fā)射信號的發(fā)射基站、位于地面上通過中繼衛(wèi)星接收信號并發(fā)出干擾信號干擾檢測衛(wèi)星的接收基站，以及監(jiān)聽中繼衛(wèi)星信號并發(fā)出干擾信號干擾接收基站的監(jiān)測衛(wèi)星；

5、（2）構(gòu)建衛(wèi)星隱蔽通信系統(tǒng)中監(jiān)測衛(wèi)星的最小總錯(cuò)檢概率計(jì)算模型，具體為：

6、，

7、式中，表示監(jiān)測衛(wèi)星的最小總錯(cuò)檢概率，hde表示從中繼衛(wèi)星到監(jiān)測衛(wèi)星的信道系數(shù)，表示距離為1公里時(shí)信息傳輸?shù)男诺老禂?shù)，表示中繼衛(wèi)星的信號發(fā)射功率，表示接收基站的干擾信號發(fā)射功率，表示服從的指數(shù)分布中的指數(shù)參數(shù)，hbe表示從接收基站到監(jiān)測衛(wèi)星的信道系數(shù)，表示中繼衛(wèi)星與監(jiān)測衛(wèi)星距離，、分別表示中繼衛(wèi)星、監(jiān)測衛(wèi)星的極坐標(biāo)，分別表示中繼衛(wèi)星極坐標(biāo)中的極徑、極角，分別表示監(jiān)測衛(wèi)星極坐標(biāo)中的極徑、極角；

8、（3）根據(jù)監(jiān)測衛(wèi)星的最小總錯(cuò)檢概率計(jì)算模型建立中繼衛(wèi)星位置優(yōu)化模型，所述中繼衛(wèi)星位置優(yōu)化模型以隱蔽通信速率最大為目標(biāo)，以監(jiān)測衛(wèi)星的最小總錯(cuò)檢概率大于或等于預(yù)設(shè)閾值為約束條件；

9、（4）求解所述中繼衛(wèi)星位置優(yōu)化模型，得到中繼衛(wèi)星的最優(yōu)位置。

10、一種基于衛(wèi)星隱蔽通信的中繼衛(wèi)星位置優(yōu)化系統(tǒng)，包括：

11、衛(wèi)星隱蔽通信模型構(gòu)建模塊，用于構(gòu)建衛(wèi)星隱蔽通信系統(tǒng)中的隱蔽通信模型，所述隱蔽通信模型包括中繼衛(wèi)星、位于地面上向中繼衛(wèi)星發(fā)射信號的發(fā)射基站、位于地面上通過中繼衛(wèi)星接收信號并發(fā)出干擾信號干擾檢測衛(wèi)星的接收基站，以及監(jiān)聽中繼衛(wèi)星信號并發(fā)出干擾信號干擾接收基站的監(jiān)測衛(wèi)星；

12、最小總錯(cuò)檢概率計(jì)算模型構(gòu)建模塊，用于構(gòu)建衛(wèi)星隱蔽通信系統(tǒng)中監(jiān)測衛(wèi)星的最小總錯(cuò)檢概率計(jì)算模型，具體為：

13、，

14、式中，表示監(jiān)測衛(wèi)星的最小總錯(cuò)檢概率，hde表示從中繼衛(wèi)星到監(jiān)測衛(wèi)星的信道系數(shù)，表示距離為1公里時(shí)信息傳輸?shù)男诺老禂?shù)，表示中繼衛(wèi)星的信號發(fā)射功率，表示接收基站的干擾信號發(fā)射功率，表示服從的指數(shù)分布中的指數(shù)參數(shù)，hbe表示從接收基站到監(jiān)測衛(wèi)星的信道系數(shù)，表示中繼衛(wèi)星與監(jiān)測衛(wèi)星距離，、分別表示中繼衛(wèi)星、監(jiān)測衛(wèi)星的極坐標(biāo)，分別表示中繼衛(wèi)星極坐標(biāo)中的極徑、極角，分別表示監(jiān)測衛(wèi)星極坐標(biāo)中的極徑、極角；

15、中繼衛(wèi)星位置優(yōu)化模型構(gòu)建模塊，用于根據(jù)監(jiān)測衛(wèi)星的最小總錯(cuò)檢概率計(jì)算模型建立中繼衛(wèi)星位置優(yōu)化模型，所述中繼衛(wèi)星位置優(yōu)化模型以隱蔽通信速率最大為目標(biāo)，以監(jiān)測衛(wèi)星的最小總錯(cuò)檢概率大于或等于預(yù)設(shè)閾值為約束條件；

16、模型求解模塊，用于求解所述中繼衛(wèi)星位置優(yōu)化模型，得到中繼衛(wèi)星的最優(yōu)位置。

17、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是：本發(fā)明首次嘗試通過優(yōu)化中繼衛(wèi)星的相對位置來提升隱蔽通信速率，在通信過程中，充分考慮了監(jiān)測衛(wèi)星這一安全威脅因素，制定出了針對性的優(yōu)化策略。相比傳統(tǒng)的衛(wèi)星通信方式，本發(fā)明能夠有效解決隱蔽性不足以及中繼衛(wèi)星位置不合理對通信速率產(chǎn)生負(fù)面影響的問題，顯著提高了隱蔽性和通信速率，為衛(wèi)星通信的安全性和高效性提供了有力保障。

技術(shù)特征：

1.一種基于衛(wèi)星隱蔽通信的中繼衛(wèi)星位置優(yōu)化方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于衛(wèi)星隱蔽通信的中繼衛(wèi)星位置優(yōu)化方法，其特征在于，所述中繼衛(wèi)星位置優(yōu)化模型具體為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于衛(wèi)星隱蔽通信的中繼衛(wèi)星位置優(yōu)化方法，其特征在于，所述隱蔽通信速率的計(jì)算公式具體為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于衛(wèi)星隱蔽通信的中繼衛(wèi)星位置優(yōu)化方法，其特征在于，步驟（4）具體包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于衛(wèi)星隱蔽通信的中繼衛(wèi)星位置優(yōu)化方法，其特征在于，中繼衛(wèi)星的最優(yōu)位置的計(jì)算公式為：

6.一種基于衛(wèi)星隱蔽通信的中繼衛(wèi)星位置優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于衛(wèi)星隱蔽通信的中繼衛(wèi)星位置優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于，所述中繼衛(wèi)星位置優(yōu)化模型具體為：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于衛(wèi)星隱蔽通信的中繼衛(wèi)星位置優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于，所述隱蔽通信速率的計(jì)算公式具體為：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于衛(wèi)星隱蔽通信的中繼衛(wèi)星位置優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于，所述模型求解模塊具體用于將所述中繼衛(wèi)星位置優(yōu)化模型轉(zhuǎn)換為如下簡化模型，再進(jìn)行求解,?從而得到中繼衛(wèi)星的最優(yōu)位置：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于衛(wèi)星隱蔽通信的中繼衛(wèi)星位置優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于，中繼衛(wèi)星的最優(yōu)位置計(jì)算公式為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于衛(wèi)星隱蔽通信的中繼衛(wèi)星位置優(yōu)化方法及系統(tǒng)，方法包括如下步驟：（1）構(gòu)建衛(wèi)星隱蔽通信系統(tǒng)中的隱蔽通信模型，所述隱蔽通信模型包括中繼衛(wèi)星、位于地面上向中繼衛(wèi)星發(fā)射信號的發(fā)射基站、位于地面上通過中繼衛(wèi)星接收信號并發(fā)出干擾信號干擾檢測衛(wèi)星的接收基站，以及監(jiān)聽中繼衛(wèi)星信號并發(fā)出干擾信號干擾接收基站的監(jiān)測衛(wèi)星；（2）構(gòu)建衛(wèi)星隱蔽通信系統(tǒng)中監(jiān)測衛(wèi)星的最小總錯(cuò)檢概率計(jì)算模型，（3）建立以隱蔽通信速率最大為目標(biāo)，以監(jiān)測衛(wèi)星的最小總錯(cuò)檢概率大于或等于預(yù)設(shè)閾值為約束條件的中繼衛(wèi)星位置優(yōu)化模型；（4）求解中繼衛(wèi)星位置優(yōu)化模型，得到中繼衛(wèi)星的最優(yōu)位置。本發(fā)明可以提高隱蔽性和通信速率。

技術(shù)研發(fā)人員：馬婉欣,田文,高亞楠,姚星宇,丁科元,石懷峰,劉光杰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京信息工程大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6