社交飞行物联网安全传输系统模型

在飞行物联网中，空地信道因其良好的视距链路传输条件，容易被地面恶意用户窃听，传统基于信息论的物理层安全技术假设除授权用户外的其他用户都是不可靠的，并没有考虑设备之间的协同关系，其可靠传输是以过度牺牲传输速率为代价的。因此，仅仅依靠物理层安全技术来实现传输可靠性与传输速率之间的均衡是非常困难的。针对这一问题，信息与控制工程学院王博文副教授与孙彦景教授所在的“工业物联网与应急协同”团队与国内外高校合作，将社交感知属性融入飞行物联网，提出了社交飞行物联网概念与网络框架体系，研究成果形成论文“Popular Matching for Security-Enhanced Resource Allocation in Social Internet of Flying Things”。

论文提出一种联合轨迹设计、功率控制及信道分配的方案，在窃听者的具体位置无法准确获悉的情况下，利用无人机与地面设备之间的社交感知与协同属性，提升物理层平均最差保密速率。首先，利用块坐标下降法和连续凸优化法迭代求解轨迹设计和功率控制问题。然后，将频谱共享问题转换为带有同群效应的二分图流行匹配问题，并提出了两种分布式算法来维持动态环境下的流行匹配。所提具有外部性的流行匹配模型及算法能够广泛应用于无线通信及网络中的双边资源分配问题，且能够替代基于传统稳定匹配模型的资源分配方案，从局部稳定性扩展到全局稳定性。此外，利用社交域属性提升物理层安全的思路对于其他应用场景中的物理层安全性能提升同样具有一定的借鉴价值及引导意义。

该项研究成果在通信领域学术期刊IEEE Transactions on Communications（中科院一区TOP期刊）上发表。论文以中国矿业大学为第一单位，获得了中国矿业大学“工业物联网与应急协同”创新团队资助计划(项目编号：2020ZY002)的资助。