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龙图腾网获悉北京理工大学申请的专利一种MIMO空天地一体化安全通信多目标优化方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN120110457B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-31发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202510100517.6，技术领域涉及：H04B7/0452；该发明授权一种MIMO空天地一体化安全通信多目标优化方法是由杨梓艺;张卫东;宋巧凤;刘真设计研发完成，并于2025-01-22向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种MIMO空天地一体化安全通信多目标优化方法在说明书摘要公布了：一种MIMO空天地一体化安全通信多目标优化方法，属于无线通信领域。本发明实现方法为：构建一个MIMO空天地一体化安全通信网络系统，在该系统中，一个LEO卫星集成无人机网络ISUAVN中的合法用户配备高增益天线，并且存在对GEO卫星网络进行窃听的潜在威胁；ISUAVN采用无小区大规模多输入多输出网络，以提高地面用户的频谱效率。通过应用加权切比雪夫方法平衡总能量最小化和最大保密传输速率两个相互冲突的目标，构建MIMO空天地一体化安全通信多目标优化问题。采用加权切比雪夫方法将多目标优化问题转化为单目标问题，通过采用连续凸逼近SCA方法和CVX优化软件包，快速求得联合波束形成问题的最优解。本发明能够在确保通信质量的基础上，减少总传输功率，从而优化系统的能效与可靠性。

本发明授权一种MIMO空天地一体化安全通信多目标优化方法在权利要求书中公布了：1.一种MIMO空天地一体化安全通信多目标优化方法，其特征在于：包括如下步骤， 步骤一：构建一个MIMO空天地一体化安全通信网络系统；在该系统中，一个LEO卫星集成无小区无人机网络ISUAVN的合法用户配备高增益天线，并且存在对GEO卫星网络进行窃听的潜在威胁；在所考虑的NTN系统中，ISUAVN采用无小区大规模多输入多输出网络，以提高地面用户的频谱效率；ISUAVN与GEO卫星组播下行通信链路共享毫米波频谱；一共存在K个UAV无小区用户TU； 步骤一中， 第k个地面用户TU接收的信号分别为 其中K表示UAV无小区用户数量，M为UAV无小区网络中无人机接入点UAP的数量，为第m个UAP在下行传输中发射的信号，表示第k个地面用户TU的数据信号，表示在下行数据传输阶段中第k个的地面用户的噪声能量有，表示UAV无小区网络在下行数据传输阶段中第m个UAP对第k个的地面用户的下行预编码向量，表示所有TU的集合，同时为行文简洁我们指定第K个用户为窃听地面用户eTU，表示第m个UAP估计的第k个TU的信道表达式为 其中为上行训练的导频长度，为NTN网络分配给第k个TU的导频序列，表示在上行导频估计阶段中的地面用户的导频传输信噪比，表示在上行导频估计阶段中第m个的地面基站的噪声能量，表示与第k个TU共享导频的用户集，为上行导频训练过程中第m个UAP收到的信号，为上行导频训练中的第m个UAP的噪声其每个元素均有，由于GEO卫星信号能量对于UAV无小区网络相对微弱，在建模中将其对UAV无小区网络的下行干扰忽略，则该TU信噪比如下式 该TU的数据速率写为； 所述个地面站ES处接收的信号为 其中L为地面站的数量，表示地面站的集合，表示GEO卫星对第个地面站的信道，表示在下行数据传输阶段中第个的地面站的噪声能量有，表示GEO卫星下行链路的预编码向量，表示第m个UAP对第个地面站的信道为 其中表示在上行导频估计阶段中的地面站的导频传输信噪比，为NTN网络分配给第个ES的导频序列；由上式得到第个地面站的接收信噪比 接收数据数率写为； 令表示GEO卫星对第k个地面用户的信道，建模GEO卫星对第k个地面用户的信道，其中表示GEO卫星对TU的信道的估计，表示信道估计的误差，该误差有上限，为eTU窃听信道的误差上限；则在第K个TU即为窃听TU，在装备有卫星天线以接受GEO卫星信号，在下行传输阶段收到的信号表示为 其中：为GEO卫星对第k个地面用户的信道的估计值，表示GEO卫星对第k个地面用户的信道的估计误差，则该用户的下行数据的信噪比与GEO卫星信号信噪比写为 则对应的数据速率写为，窃听速率写为；然后计算得到NTN网络的安全速率为； 步骤二：通过应用加权切比雪夫方法平衡总传输能量最小化和最大保密传输速率这两个相互冲突的目标函数，构建MIMO空天地一体化安全通信多目标优化问题；约束条件C1和C2约束表示用户的服务质量QoS要求，C3和C4是UAP和GEO卫星的现实功率约束，构建MIMO空天地一体化安全通信多目标优化问题； 步骤二中， 优化问题下式所示 其中为最小化总体传输功率的目标函数,表示最大化安全速率的目标函数，表示地面站的最低信噪比要求，表示地面用户的最低信噪比要求，表示地面无小区网络中的基站的最大功率约束，表示GEO卫星的最大功率约束； 步骤三：对于MIMO空天地一体化安全通信多目标优化问题，应用连续凸逼近SCA方法将复杂的优化问题转换为凸问题；对于CFmMIMONTN系统的窃听信道不确定性采用最差传输条件，即在窃听信道的误差范围内使得窃听速率最大，eTU接受数据速率最小的传输条件； 从基于半正定规划SDP的初始化算法识别的可行点和开始，使用标准的优化软件包解等效的凸问题，输出最优预编码向量、、总功耗与最大保密率，即找到在该空天地一体化网络中最大化安全速率与最小化总传输功率这两个互相冲突的目标函数之间的最佳帕累托平衡，根据帕累托最优解实现MIMO空天地一体化安全通信。

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