【摘 要】
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随着无线通信技术的飞速发展,无线网络的安全问题越来越受到公众的重视,但是基于无线网络的开放特性,恶意通信用户也能够正常接入无线通信网络进行非法信息传输。因此,对无线通信网络中可疑通信链路进行主动监听,已经成为监控和打击违法犯罪活动的重要手段。得益于无人机（Unmanned Aerial Vehicle,UAV）灵活部署、高机动性和良好视距（Line of Sight,Lo S）链路等优势,基于无人
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随着无线通信技术的飞速发展,无线网络的安全问题越来越受到公众的重视,但是基于无线网络的开放特性,恶意通信用户也能够正常接入无线通信网络进行非法信息传输。因此,对无线通信网络中可疑通信链路进行主动监听,已经成为监控和打击违法犯罪活动的重要手段。得益于无人机（Unmanned Aerial Vehicle,UAV）灵活部署、高机动性和良好视距（Line of Sight,Lo S）链路等优势,基于无人机通信的主动监听技术能够为合法监听提供高效的解决方案。本文研究了认知网络和中继网络两种无人机主动监听场景,为有效提高合法监听器的监听性能,利用了干扰和欺骗中继技术来提升合法监听无人机的有效监听速率。本文将主要研究内容归纳为以下两点:（1）面向认知网络的无人机主动监听策略研究。论文研究了认知网络中的主动监听问题,其中认知网络中存在多个主用户,次级用户接入主用户的频谱资源进行通信,为确保次级用户不利用频谱资源进行非法通信,本文利用无人机作为合法监听器以全双工的方式进行主动监听。在无人机利用主动干扰等方式实现对可疑链路的成功监听的同时,还需保证主用户的通信质量要求。该问题描述成一个无人机干扰功率和轨迹的联合优化问题,在满足成功监听和能量受限等约束条件的前提下,实现无人机有效监听速率的最大化。由于该问题的多个优化变量耦合在一起,无法通过凸优化算法直接求解。因此,提出了一种基于连续凸近似和块坐标下降的交替迭代优化算法,获得了无人机干扰功率和轨迹的局部最优解。最后数值仿真结果表明了该优化方案的监听性能要优于其他的基准方案。（2）基于欺骗中继的无人机主动监听策略研究。论文研究了中继网络中的主动监听问题,可疑地面发射节点同时向多个可疑地面接收节点发送可疑信号,为了有效地监听地面可疑节点之间的信息传输,利用无人机作为欺骗中继来主动监听。欺骗中继无人机可以自适应地向可疑地面接收节点转发欺骗信息或者发送干扰信息来改变可疑通信链路的传输速率,来提升无人机监听性能。该问题描述成一个无人机干扰功率、中继功率和三维轨迹的联合优化问题,在满足无人机的机动性和发射功率等约束条件下,实现无人机有效监听速率的最大化。由于该问题是非凸的优化问题,因此难以直接利用凸优化算法进行求解。本文通过引入松弛变量和连续凸近似等方法,将非凸优化问题转换成凸优化问题,利用了CVX工具来求解得到无人机干扰功率、中继功率以及其三维轨迹的局部最优解。最后给出的仿真结果验证了所提出的优化算法的有效性,相比其他基准方案,基于欺骗中继的主动监听策略能够更有效地提升无人机有效监听速率。
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