北理工在无人机通信方面取得研究新成果

  日前,北京理工大学信息与电子学院匡镜明教授团队在5G/后5G无线传输技术研究方面取得重要进展,其研究成果以“Secure UAV Communication Networks over 5G”为题发表在通信领域国际顶级期刊《IEEE Wireless Communications》(影响因子11)。本文的通讯作者为费泽松教授,第一作者为李斌博士生。

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  为海量终端设备提供巨连接是5G和后5G系统研究的关键技术之一。面对意外或应急情况(例如抢险救灾),由于其复杂多变的地理环境和通信环境,部署地面通信基础设施极具挑战性。为了解决这一问题,利用无人机(UAV)作为空中通信平台构建智能异构网络是一项富有应用前景的技术。与地面固定基站相比,无人机具有部署灵活、移动性可控以及支持高速率传输的优点。该研究团队提出了一种无人机辅助异构网络的体系结构,旨在构建一个具有更高灵活性和弹性的网络,可作为现有蜂窝网络的一种扩展,为热点地区覆盖增强或应急部署提供高效灵活的通信保障。

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  无人机搭载的无线通信网络是一个动态的分层网络,其传输的数据易受未授权用户的窃听,因此安全传输是一个重要课题。该研究团队引入了三种典型的无人机网络窃听场景如图2所示。(1)在无人机辅助基站覆盖场景中,通过部署无人机平台充当移动的空中基站,并辅以现有的网络架构进行无线信息传输,可以实现无线网络覆盖区域的快速移动;(2)无人机可作为空中移动中继为远距离用户或用户群之间提供无线连接;(3)无人机可作为空中用户与地面用户共存,支持物联网的应用,特别是航空货运服务(如亚马逊Prime Air和谷歌Wing项目)。

  物理层安全技术作为一种基于信息论的抵御窃听者的安全保障手段,利用无线传输介质的内在随机性和合法信道与窃听信道的差异性,为保障信息安全传输提供了一种全新的思路。该研究团队将物理层安全技术应用到无人机?ㄐ磐缰校海?1)针对无人机基站悬停式随机异构网络安全性能受限以及续航能力受搭载电源限制等问题,建立了一种安全能效联合分析框架;(2)针对无人机移动中继系统中的空-地链路在传输数据信息过程中可能会受到恶意窃听者的截获,设计了一种两跳放大转发无人机中继网络安全传输策略。

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  据了解,北京理工大学矢志创新在服务国家战略和奉献世界科技发展中展现担当

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  学校始终与国家同呼吸、共命运,坚持瞄准国家重大战略需求和世界科技发展前沿锐意进取。学校曾创造了新中国科技史上多个“第一”:第一台电视发射接收装置、第一枚二级固体高空探测火箭、第一辆轻型坦克、第一部低空测高雷达、第一台 20 公里远程照相机等,在精确打击、高效毁伤、机动突防、远程压制、军用信息系统与对抗等国防科技领域代表了国家水平,在智能仿生机器人、绿色能源、现代通信、工业过程控制等军民两用技术方面具有明显优势。在国庆60周年阅兵的30个方阵中,学校参与了22个方阵的装备设计和研制;在“93”大阅兵的27个地面装备方队和10个空中飞行方队中,学校参与了17个地面方队和8个空中方队的装备研制工作;在建军90周年朱日和阅兵的45个方(梯)队中,参与了8个作战群、29个方队的装备研制工作;参与数量和深度位居全国高校第一。

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  北理在北京奥运会、上海世博会、广州亚运会、“神舟八号”与“天宫一号”交会对接等过程中,学校研发的多项技术均有优异表现。“十二五”期间,学校科技投入总量近100亿元,共获得国家科学技术奖23项,牵头获奖总数位列全国高校第15位,在国家科学技术奖专用项目获奖数目方面位列全国高校第3位,获得国防科学技术奖总数、授权国防专利和有效国防专利数均位列全国高校第1位。2016年,学校获得5项国家科学技术奖;2017年,学校获得9项国家科学技术奖;2018年,学校牵头获得6项国家科学技术奖。多项科技成果直接服务国计民生重大项目中。

  来源:北理官网等

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