【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工业设备监控及控制系统，具体为一种安全能效优化方法、系统、介质。
技术介绍
1、随着物联网(internetofthings,iot)和第五代无线通信技术(5g)的快速发展，终端设备(terminaldevices,tds)对计算密集型任务的需求呈现爆发式增长。然而，由于终端设备的计算能力和能量有限，难以独立应对复杂的计算任务，导致系统的计算性能和服务质量(qualityofservice,qos)降低。为了提升计算能力，移动边缘计算(mobileedgecomputing,mec)被提出，它允许终端设备将部分计算任务卸载到部署在网络边缘的服务器上，从而减少计算负担，提升计算效率。
2、然而，传统的mec系统服务器部署在固定的位置，受传输距离和部署成本的限制，无法根据终端设备的具体需求进行灵活调整。此外，在自然灾害或军事攻击等突发事件中，地面mec服务器可能遭到破坏，导致计算资源的稀缺，进而降低任务卸载的性能。特别是在一些偏远地区或应急场景中，传统mec系统的可及性和计算能力受限，无法提供高效的计算服务。
3、近年来，无人机(unmannedaerialvehicle,uav)辅助mec系统成为一种新型的解决方案。uav凭借其高度的机动性和视距传输(line-of-sight,los)特性，可以快速部署并为终端设备提供临时的计算服务。与传统的固定mec系统相比，uav辅助mec系统具备灵活的任务调度能力，可以在不同场景下根据需求进行资源分配，显著提高了计算和通信效率。然而，由于uav的计算能
4、此外，由于无人机与终端设备通过无线链路进行通信，uav辅助mec系统还面临着通信安全的问题。在通信过程中，由于无线信道的开放性，潜在的窃听者(eavesdropper,eve)可能通过监听无线信号窃取敏感信息，从而引发严重的安全隐患。因此，如何在满足终端设备计算任务需求的同时，通过优化uav的任务分配和能量消耗来提高通信链路的安全性，成为当前研究的重点。
5、为了提高tds的服务质量，uav应在有限的服务时间内最大限度地利用资源和轨迹优化安全计算能力，并且使uav消耗的能量最小化，从而最大限度地提高能源效率，这对于提高uav辅助mec通信系统性能具有重大意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种安全能效优化方法、系统、存储介质，在确保系统能效的同时最大化系统的安全速率，提升系统的整体性能和安全性。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、安全能效优化方法，包括以下步骤：
4、初始化无人机飞行参数；
5、根据所述无人机飞行参数建立系统信道模型、能耗模型和uav安全能效最大化模型；
6、通过交替迭代优化算法求解任务分配、时间分配因子、终端设备发射功率和无人机飞行轨迹，直至uav安全能效收敛，输出优化后的uav安全能效最大化结果。
7、在上述技术方案中，建立系统信道模型包括：
8、确定无人机与终端设备的信道功率增益、终端设备与地面窃听者的信道功率增益；
9、定义时间分配因子，确定时间分配因子的约束条件；
10、计算终端设备与无人机的速率、终端设备与地面窃听者的速率、保密速率，构建系统信道模型。
11、在上述技术方案中，建立系统能耗模型包括：
12、确定任务能耗，所述任务能耗包括计算任务能耗、通信任务能耗、飞行推进能耗；
13、根据所述任务能耗确定各个任务能耗的约束条件，根据能耗约束条件构建无人机发射功率、任务分配和飞行轨迹优化所需的能耗模型。
14、在上述技术方案中，建立uav安全能效最大化模型，包括：
15、定义时间分配因子、任务分配、发射功率和无人机飞行轨迹为块变量；
16、联立系统能耗模型与信道模型，在系统能耗模型的约束条件下，通过优化发射功率、任务卸载决策和飞行轨迹，最大化无人机能效；所述无人机能效为无人机在飞行时间内终端设备安全卸载数据和无人机能量消耗之间的比率。
17、在上述技术方案中，通过交替迭代优化算法求解任务分配、时间分配因子、终端设备发射功率和无人机飞行轨迹，包括：
18、第一阶段优化时间分配因子与任务分配，在给定无人机轨迹与发射功率的情况下求解；
19、第二阶段通过连续凸近似方法优化发射功率；
20、第三阶段优化无人机飞行轨迹并引入松弛变量。
21、在上述技术方案中，通过第一阶段的时间分配因子和任务分配、第二阶段的发射功率，在无人机保密速率和飞行能耗中引入松弛变量，通过连续凸近似方法求解第三阶段问题，优化无人机轨迹。
22、在上述技术方案中，基于无人机辅助mec系统安全速率收敛，包括：
23、当前迭代的能效最大值与上次迭代的能效最大值之间的差值小于预设收敛值，或迭代达到最大次数。
24、本专利技术提供一种无人机控制系统，包括
25、旋翼无人机；
26、至少一个地面终端设备；
27、移动边缘计算服务器；
28、控制单元，用于实现如上任一所述的安全能效优化方法。
29、本专利技术提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如上任意一项所述的安全能效优化方法。
30、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
31、本申请提供了一种安全能效优化方法、系统、介质，通过联合优化无人机的任务分配、时间分配因子、终端发射功率和飞行轨迹，在uav能耗和系统保密速率等约束下最大化uav安全能效。在多任务卸载的环境下同时优化通信安全性和能效，提升通信系统的整体性能。
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1.一种安全能效优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的安全能效优化方法，其特征在于，建立系统信道模型包括：
3.根据权利要求1所述的安全能效优化方法，其特征在于，建立系统能耗模型包括：
4.根据权利要求1所述的安全能效优化方法，其特征在于，建立UAV安全能效最大化模型，包括：
5.根据权利要求1所述的安全能效优化方法，其特征在于，通过交替迭代优化算法求解任务分配、时间分配因子、终端设备发射功率和无人机飞行轨迹，包括：
6.根据权利要求5所述的安全能效优化方法，其特征在于，通过第一阶段的时间分配因子和任务分配、第二阶段的发射功率，在无人机保密速率和飞行能耗中引入松弛变量，通过连续凸近似方法求解第三阶段问题，优化无人机轨迹。
7.根据权利要求1所述的安全能效优化方法，其特征在于，基于无人机辅助MEC系统安全速率收敛，包括：
8.一种无人机控制系统，其特征在于，包括
9.一种存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现权利要求1～7任意一项所
...【技术特征摘要】
1.一种安全能效优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的安全能效优化方法，其特征在于，建立系统信道模型包括：
3.根据权利要求1所述的安全能效优化方法，其特征在于，建立系统能耗模型包括：
4.根据权利要求1所述的安全能效优化方法，其特征在于，建立uav安全能效最大化模型，包括：
5.根据权利要求1所述的安全能效优化方法，其特征在于，通过交替迭代优化算法求解任务分配、时间分配因子、终端设备发射功率和无人机飞行轨迹，包括：
6...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢桢，曾财滨，杨光，张志强，陈恒顺，
申请(专利权)人：深圳市华美兴泰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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