1.一种可疑空中计算系统的主动监听方法,其特征在于,应用于主动监听系统,所述可疑空中计算系统包括可疑接收者和可疑传感器,所述主动监听系统包括主动监听者和智能反射面,且可疑接收者、可疑传感器、主动监听者以及智能反射面中任意两个间均存在连接关系;
其中,可疑接收者用于通过可疑传感器采集非法信息,主动监听者用于监听并主动干扰可疑接收者采集非法信息,且主动监听者存在自干扰,智能反射面用于增强主动监听者监听可疑接收者采集非法信息的监听信道以及削弱可疑接收者采集非法信息的可疑信道;
所述方法包括:
根据可疑传感器与可疑接收者之间的信道,智能反射面与可疑接收者之间的信道,可疑传感器与主动监听者之间的信道,可疑传感器、智能反射面与主动监听者之间的信道,主动监听者与可疑接收者之间的信道以及主动监听者的自干扰信道,构建可疑空中计算系统的主动监听模型;
根据可疑空中计算系统的主动监听模型,通过可疑传感器的发射功率、可疑接收者的接收功率以及智能反射面的相位矩阵,获取可疑接收者在通过可疑传感器采集非法信息时的计算均方误差;
根据可疑空中计算系统的主动监听模型,通过主动监听者的接收功率、主动监听者的主动干扰功率以及智能反射面的相位矩阵,获取主动监听者在监听可疑接收者采集非法信息时的计算均方误差;
在可疑接收者的计算均方误差、可疑传感器的发射功率、主动监听者的主动干扰功率以及智能反射面的相位矩阵的约束下,构建以主动监听者的计算均方误差最小为目标的优化问题;
对以主动监听者的计算均方误差最小为目标的优化问题进行求解,得到主动监听者的目标接收功率、主动监听者的目标主动干扰功率以及智能反射面的目标相位矩阵;
使主动监听者以目标接收功率监听可疑接收者采集非法信息,并以目标主动干扰功率主动干扰可疑接收者采集非法信息,使智能反射面以目标相位矩阵增强主动监听者的监听信道以及削弱可疑接收者的可疑信道,以对可疑空中计算系统进行主动监听。
2.根据权利要求1所述的可疑空中计算系统的主动监听方法,其特征在于,所述对以主动监听者的计算均方误差最小为目标的优化问题进行求解,包括:对以主动监听者的计算均方误差最小为目标的优化问题进行分解,得到多个以主动监听者的计算均方误差最小为目标,且分别以可疑接收者和主动监听者的接收功率、可疑传感器的发射功率、主动监听者的主动干扰功率以及智能反射面的相位矩阵为优化变量的子优化问题;
对每个子优化问题进行求解。
3.根据权利要求2所述的可疑空中计算系统的主动监听方法,其特征在于,所述对每个子优化问题进行求解,包括:针对每个子优化问题,采用交替连续秩一约束松弛迭代SROCR算法进行求解。
4.根据权利要求3所述的可疑空中计算系统的主动监听方法,其特征在于,所述可疑接收者在通过可疑传感器采集非法信息时的计算均方误差,通过如下公式表示:所述主动监听者在监听可疑接收者采集非法信息时的计算均方误差,通过如下公式表示:
式中,表示可疑接收者的信号失准误差,表示主动监听者主动干扰引起的误差,表示可疑接收者的噪声引起的误差,表示主动监听者的信号失准误差,表示主动监听者的全双工自干扰引起的误差,表示主动监听者的噪声引起的误差,Φ=diag(φ1,φ2,…,φN)表示智能反射面的相位矩阵,n∈{1,2,…,N},θn∈[0,2π),表示智能反射面的第n个反射单元的调整相位,uD和uL分别表示可疑接收者和主动监听者的接收功率,vk表示第k个可疑传感器的发射功率,w表示主动监听者的主动干扰功率,和分别表示可疑接收者和主动窃听者的噪声功率,和分别表示第k个可疑传感器至可疑接收者、智能反射面和主动监听者的信道,HID和HIL分别表示智能反射面至可疑接收者和主动监听者的信道,HLD表示主动监听者至可疑接收者的信道,HLL表示主动监听者的全双工自干扰信道。
5.根据权利要求4所述的可疑空中计算系统的主动监听方法,其特征在于,所述以主动监听者的计算均方误差最小为目标的优化问题,通过如下公式表示:式中,MSEL表示主动监听者的计算均方误差,C1表示可疑接收者的计算均方误差的约束条件,ε表示预设的隐蔽约束阈值,为常数,C2表示可疑传感器的发射功率的约束条件,Pk表示第k个可疑传感器的最大发射功率,C3表示主动监听者的主动干扰功率的约束条件,PL表示主动监听者的最大发射功率,C4表示智能反射面的相位矩阵的约束条件,n∈{1,2,…,N}表示智能反射面的第n个反射单元。
6.根据权利要求5所述的可疑空中计算系统的主动监听方法,其特征在于,在所述对每个子优化问题进行求解之前,还包括:通过给定可疑传感器的发射功率、主动监听者的主动干扰功率以及智能反射面的相位矩阵,分别获取可疑接收者和主动监听者的接收功率最优解的封闭表达式,如下述公式:式中,表示第k个可疑传感器到可疑接收者的等效信道,表示第k个可疑传感器到主动监听者的等效信道;
通过给定可疑接收者和主动监听者的接收功率、主动监听者的主动干扰功率以及智能反射面的相位矩阵,采用拉格朗日乘子法,获取可疑传感器的发射功率最优解的封闭表达式,如下述公式:式中,表示约束条件C2对应的拉格朗日乘子;
通过给定可疑接收者和主动监听者的接收功率、可疑传感器的发射功率以及智能反射面的相位矩阵,获取主动监听者的主动干扰功率最优解的封闭表达式,如下述公式:式中,表示矩阵(AD/ε1)-1AL的最小特征值所对应的特征向量,
通过给定可疑接收者和主动监听者的接收功率、可疑传感器的发射功率以及主动监听者的主动干扰功率,获取智能反射面的相位矩阵最优解的封闭表达式,如下述公式:式中,F=diag(f)表示以f为对角元素的对角矩阵,t表示辅助变量,cD=([CD]1,1,[CD]2,2,…,[CD]N,N),cL=([CL]1,1,[CL]2,2,…,[CL]N,N),[A]n,n表示矩阵A的第n个对角元素,通过对P8的最优解Xopt作特征分解得到,gmax为Xopt最大特征值λmax对应的特征向量。
7.根据权利要求6所述的可疑空中计算系统的主动监听方法,其特征在于,所述针对每个子优化问题,采用交替连续秩一约束松弛迭代SROCR算法进行求解,包括:设置主动监听者的计算均方误差的初始值迭代次数的初始值i=1、迭代精度δ以及最大迭代次数Imax,并设置各优化变量的初始值;所述优化变量包括可疑传感器的发射功率主动监听者的主动干扰功率w(0)以及智能反射面的相位矩阵的初始值Φ(0);
基于上一次迭代中优化变量的值根据可疑接收者和主动监听者的接收功率最优解的封闭表达式分别求出最优的可疑接收者的接收功率和最优的主动监听者的接收功率基于上一次迭代中优化变量的值根据可疑传感器的发射功率最优解的封闭表达式求出最优的可疑传感器的发射功率基于上一次迭代中优化变量的值根据主动监听者的主动干扰功率最优解的封闭表达求出最优的主动监听者的主动干扰功率w(i);
基于上一次迭代中优化变量的值根据智能反射面的相位矩阵最优解的封闭表达式求出最优的智能反射面的相位矩阵Φ(i);
增加迭代次数i=i+1;
若i>Imax或者,则停止迭代。
8.一种可疑空中计算系统的主动监听系统,其特征在于,所述可疑空中计算系统包括可疑接收者和可疑传感器,所述主动监听系统包括主动监听者和智能反射面,且可疑接收者、可疑传感器、主动监听者以及智能反射面中任意两个间均存在连接关系;
其中,可疑接收者用于通过可疑传感器采集非法信息,主动监听者用于监听并主动干扰可疑接收者采集非法信息,且主动监听者存在自干扰,智能反射面用于增强主动监听者监听可疑接收者采集非法信息的监听信道以及削弱可疑接收者采集非法信息的可疑信道;
所述主动监听系统还包括:
监听模型构建模块,用于根据可疑传感器与可疑接收者之间的信道,智能反射面与可疑接收者之间的信道,可疑传感器与主动监听者之间的信道,可疑传感器、智能反射面与主动监听者之间的信道,主动监听者与可疑接收者之间的信道以及主动监听者的自干扰信道,构建可疑空中计算系统的主动监听模型;
第一数据获取模块,用于根据可疑空中计算系统的主动监听模型,通过可疑传感器的发射功率、可疑接收者的接收功率以及智能反射面的相位矩阵,获取可疑接收者在通过可疑传感器采集非法信息时的计算均方误差;
第二数据获取模块,用于根据可疑空中计算系统的主动监听模型,通过主动监听者的接收功率、主动监听者的主动干扰功率以及智能反射面的相位矩阵,获取主动监听者在监听可疑接收者采集非法信息时的计算均方误差;
优化问题构建模块,用于在可疑接收者的计算均方误差、可疑传感器的发射功率、主动监听者的主动干扰功率以及智能反射面的相位矩阵的约束下,构建以主动监听者的计算均方误差最小为目标的优化问题;
优化问题求解模块,用于求解以主动监听者的均方误差最小为目标的优化问题,得到主动监听者的目标接收功率、主动监听者的目标主动干扰功率以及智能反射面的目标相位矩阵;
主动监听模块,用于使主动监听者以目标接收功率监听可疑接收者采集非法信息,并以目标主动干扰功率主动干扰可疑接收者采集非法信息,使智能反射面以目标相位矩阵增强主动监听者的监听信道以及削弱可疑接收者的可疑信道,以对可疑空中计算系统中的可疑接收者进行主动监听。
9.一种计算机设备,其特征在于,包括:至少一个处理器;以及,与所述至少一个处理器通信连接的存储器;其中,所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至7中任一项所述的可疑空中计算系统的主动监听方法。
10.一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时,实现如权利要求1至7中任一项所述的可疑空中计算系统的主动监听方法。