自适应通信模式切换的制作方法_4

文档序号:9333089阅读:来源:国知局
可以通过不同于选择的一个或多个通信模式的其它通信模式进行传输。当通信模式切换时,其它通信模式也可以保证无缝地数据传输。例如,当第一通信模式切换到第二通信模式过程中,在切换到第二通信模式之前,数据可在一段时间内使用两种通信模式进行传输。可选择地,可以使用不同于选择的通信模式的备份通信模式连续地传输数据。即使当选择的通信模式突然中断时,这种方法也可保证无缝连接进行数据传输。备份通信模式是一种具有相对长距离范围(例如,移动电话网络)的通信模式,这种长距离的通信模式不太可能发生中断或断开连接。备份通信模式可以作为被选择的通信模式来传输相同数据。优选地,当选择的通信模式正常工作时,备份通信模式可以调节传输的数据量,有利于减少数据传输的成本。
[0091]所述方法300的步骤可以任何合适的顺序执行,有些步骤也可重复执行多次,有些步骤也可以省略。例如,在操作可移动物体的过程中,步骤310可以连续执行,这样,随着可移动物体、终端、和/或通信模块发生变化(例如可移动物体靠近或者远离终端,通信模块接收的信号强度的增加或减少),通信链路可以连续地建立或者重新建立。可选择地,通信链路一旦建立就可以持续保持连接状态,这样步骤310就仅仅需要执行一次。在可移动物体作业过程中,步骤320、330和/或340可重复执行来持续地监控和优化数据传输。
[0092]参考图4所示,为本发明实施例的一种用于自适应通信模式切换中可移动物体400的示意图。可移动物体400是一种使用动力推进单元402、404进行自我驱动的移动物体。动力推进单元402、404可以为如本实施例描述的任何合适的动力推进系统。可移动物体400能够使用多种通信模式和远程终端进行通信,该通信模式包括使用第一通信模块406的第一通信模式以及使用第二通信模块408的第二通信模式。可移动物体400也可以包括一个控制器410、一个位置感测单元412、和/或一个负载设备414。
[0093]虽然图4中没有描述远程终端,但是可以理解的是,远程终端也可以包括多个通信模块,其对应可移动物体400的通信模块,还包括一个控制器,用于控制通信模块和为控制器410实现自适应通信模式切换。因此,任何有关可移动物体的自适应通信模式切换也可以适用于远程终端。
[0094]所述多个通信模块包括第一通信模块406和第二通信模块408,用于和远程终端对应的通信模块进行通信。在一些实施例中,通信模块可以安装在负载设备414上,用于从负载设备414中传输数据。例如,通信模块可以用于发送负载设备414中的一个或多个传感器收集的感测数据,例如被摄像机获取的图像数据。任何有关图像数据传输的描述都适用于其它类型数据的传输,或者任何有关其它类型数据传输的描述都适用于图像数据传输。可选择地,仅仅一些通信模块可以适用于负载设备数据的传输。此外,虽然图4仅仅描述了负载设备数据的传输,但是其它类型的数据均可以通过通信模块进行传输。例如,位置感测单元412的传感器提供的可移动物体400的位置、方向、和/或移动数据,也可以使用通信模块412进行远程传输。作为其它例子,可移动物体400的飞行参数数据(例如,在飞行过程中,可移动物体400的位置、速度、加速度、飞行轨迹、或者其它任何合适的参数)。
[0095]在一些实施例中,控制器410能够提供在多个通信模式之间执行自适应通信模式切换的控制信号,该多个通信模式包括使用第一通信模块406的第一通信模式以及使用第二通信模块408的第二通信模式。控制器410可以是一种安装在可移动物体400上的板卡控制器。可选择地,控制器可以是一种独立于可移动物体400的设备。控制器410可包括如其它实施例中所描述的处理单元。在一些实施例中,控制器410可用于实现自适应通信模式切换方法(例如这里描述的方法600)。例如,控制器410可以安装在通信模块中,用于控制通信模块与远程终端建立多个对应于各自通信模块的同步通信链路。在某些情况下,控制器410的一个或多个处理器用于根据切换规则从多个通信模式中选择至少一个用于数据传输。控制器410还可以用于使用具备所选通信模式的通信模块进行数据传输。
[0096]在一些例子中,可移动物体能够产生并发送图像数据到终端或者其它远程设备上(例如,用于空中监视或勘察),该图像数据包括图像和/或视频影像。可移动物体(例如UAV)用于获取图像和/或视频影像。传输图像数据比传输其它类型数据(例如控制数据、位置数据、方向数据或者移动数据)需要更高的速度、更低的延迟、和/或更宽的带宽。目前适用于从可移动物体传输图像数据的方法受限于短距离传输。然而,本发明所述自适应通信模式切换系统、方法和设备能够提供长距离的无缝(不间断地)图像传输。
[0097]参考图5所示,为本发明实施例的一种用于自适应通信模式切换中可移动物体500的图像数据传输的示意图。可移动物体500是一种具有多个动力推进系统进行自我驱动的移动物体。可移动物体500可以包括摄像机或图像传感器502,作为负载设备的一部分。可选择地,如前所述,摄像机502可以独立于可移动物体500 (例如,可以安装在不同的可移动物体或其它与可移动物体500通信的远程设备上)。其它类型感测系统也可以适用于图像数据的传输以及其它类型数据的传输。摄像机502可以安装在固定支架或其它合适的固定平台上(图中未画出)。摄像机502可以安装在可移动物体的任何适合的位置上,例如,可移动物体500的顶部、底部、前端、后端、或者侧面位置。例如,摄像机502可以位于可移动物体的底面并且朝下位置,这样具有直接向下的视野504。然而,朝下的视野范围504是相对于可移动物体500的其它方向,例如,可移动物体500的上面、前面、后面、或侧面。优选地,摄像机502可以相对可移动物体500移动,例如自由平移3度的角度或者自由旋转3度的角度,这样,视野范围504就可以做相对应的改变。如若需要,视野范围504的大小可以改变,例如通过改变摄像机502的焦点和放大缩小设置。当接收到外部物体(例如终端)的指令时,视野范围504在处理器的作用下可以发生改变或者进行自动调节。
[0098]所述摄像机502用于产生视野范围504内的图像数据506,该图像数据506包括静态图像(例如图片)或者动态图像(例如视频)。所述图像数据506与一个或多个图像参数相关联,例如,文件大小、图像分辨率、帧传输率、品质或者格式,图像参数可影响最优图像传输的需求。例如,高速通信方法可以传输大文件、高分辨率、和/或高品质的图像。相反地,小文件、低分辨率、和/或低品质的图像即可以使用高速通信方法,也可以使用低速通信方法进行传输。在一些例子中,高图像传输率的视频图像需要高速通信方法来传输实时图像流到远程用户端,而低图像传输率的视频图像则使用低速通信方法进行无延迟限制的图像传输。
[0099]在一些实施例中,图像数据506通过多个通信模式从可移动物体500发送到终端508。任何合适数量及组合的通信模式都可以用于图像数据506的传输。例如,可移动物体500的第一通信模块能够执行用于通过第一通信链路510传输图像数据506的点对点通信方法(例如,WiFi通信方法、WiMAX通信方法、或COFDM通信方法)。可移动物体500的第二通信模块能够执行用于通过第二通信链路512传输图像数据506的间接通信方法(例如,移动电话网络)。第二通信链路512包括多个用于传输图像数据506的内部网络节点514,如前所述,可以包括任何数量的内部网络节点514。间接通信方法比点对点通信方法具有较低的传输速率,但是足够满足图像数据的传输。在一些例子中,图像数据通过一个或多个间接方法传输到远程终端,而不需要使用直接通信方法。
[0100]参考图6所示,是本发明实施例中自适应通信模式切换方法600的图像数据传输的流程图。所述方法600可以被任何合适实施例中的系统及装置执行。如前所述,有关对图像数据的描述同样适用于任何数据类型。此外,虽然图6仅仅描述了短距离通信链路和长距离通信链路,然而该方法600可适用于任何数量的具有合适特性的通信链路。
[0101]步骤610,可移动物体通过短距离通信特性连接至短距离通信链路上,以及通过长距离通信特性连接至长距离通信链路上。短距离和长距离指的是绝对的或相对的数据传输范围。例如,一个短距离通信链路的最大通信距离小于长距离通信链路的最大通信距离。如前所述,短距离通信链路和长距离通信链路用于与远程终端进行通信。
[0102]在数据传输过程中,为了实现短距离通信链路和长距离通信链路之间的自适应切换,采用如步骤620、630、640所描述的切换规则来实现。在图6中,切换规则中,短距离通信链路优先于长距离通信链路。例如,短距离通信链路相对于长距离通信链路具有更高的数据传输速率、较低的传输延迟、较宽的带宽、较好的数据品质、和/或较低的网络成本。然而,在有些实施例中,长距离通信链路通信可更优于短距离通信链路通信。可选择地,实现切换规则并不是一定优先使用哪一种通信链路。
[0103]步骤620,判断短距离通信链路的特性是否符合图像数据传输的传输标准。如前所述,特性包括一个或多个信号强度、传输速度、数据延迟、通信带宽、数据品质、传输距离、和网络成本。与切换规则相同地,传输标准是一种适合短距离通信链路的标准或规则。步骤620包括评估网络特性,例如提供一个数值来代表特性。判断是否符合传输标准是指判断特性是否超过一个指定的数值(例如,传输标准中指定的数值)、小于指定的数值、等于指定的数值、在指定的数值范围内、或者超过指定的数值范围。
[0104]若特性符合传输标准,则执行步骤630,使用短距离通信链路传输图像数据。相反地,若特性不符合传输标准,则执行步骤640,使用长距离通信链路传输图像数据。例如,当可移动物体远离远程终端时或者在可移动物体和远程终端的非视线范围内(例如,视线被树木、建筑物、地形或其它结构挡住时),短距离通信链路的特性就不符合传输标准。
[0105]在一些实施例中,图像数据可以使用两条通信链路同步传输。例如,在步骤630中,长距离通信链路用于同步传输图像数据,同步传输可发生在一个短时间范围内(例如提供通信链路之间的无缝切换时期),或者在较长时间范围内(例如提供通信方法之间的冗余延迟)。在一些例子中,步骤630,长距离通信链路可同步传输其它非图像数据,例如前所述控制数据。
[0106]所述方法600的步骤可以任何合适的顺序执行,有些步骤也可重复执行多次,有些步骤也可以省略。例如,在可移动物体移动过程中,步骤610可以连续执行,这样,随着可移动物体、终端、和/或通信模块之间距离发生变化(例如可移动物体靠近或者远离终端,通信模块接收的信号强度的增加或减少),通信链路可以连续地建立或者重新建立。可选择地,通信链路一旦建立就可以持续保持连接状态,这样步骤610就仅仅需要执行一次。在有些实施例中,在操作可移动物体过程中,步骤620、630和/或640可重复执行来持续地监控和优化数据传输。
[0107]参考图7所示,是本发明实施例中数据传输的前向纠错(FEC)方法700的流程图。所述方法700可以由任何合适实施例中的系统及装置执行,并且可以应用于任何数据传输方法中。有益地,数据传输的前向纠错方法可以减少数据错误发生率和/或数据包丢失率,因此适合使用通信模式传输数据时发生数据错误率和/或数据包丢失率相对较高的情况。由于前向纠错方法不需要重新传输任何原始数据,因此数据延迟也可避免。这里描述的前向纠错方法可以适合本发明描述的一部分或所有的通信模式。例如,前向纠错方法可以仅仅用于通过具有一个或多个内部网络节点的通信模式(例如间接通信模式,比如移动电话网络)来传输数据。相反地,前向纠错方法可以仅仅用于直接通信模式。在有些例子中,前向纠错方法可以同时用于直接和间接通信模式中。
[0108]步骤710,提供需要传输的原始数据。所述数据包括由可移动物体或终端产生或提供的任何合适类型的数据,例如图像数据、控制数据、方向数据、移动数据等等。在一些实施例中,如前所述,原始数据可以由配置在可移动物体的负载设备来提供。
[0109]步骤720,将原始数据进行编码成冗余数据。在有些实施例中,将冗余数据作为原始数据的一个函数,使用预定义的算法(例如纠错码ECC算法)对原始数据进行编码。更好地,编码的设计需要考虑到能够将原始数据从冗余数据中恢复出来。例如,步骤720可以通过处理器执行。一旦原始数据被编码,该数据就可以使用任何通信模式传输到一个接收实体(例如,可移动物体或远程终端)。
[0110]在有些例子中,在数据传输过程中一些数据可能丢失,例如,由于信号衰减、数据包丢失或信道噪音等。因此,在步骤730,接收实体解码接收到的数据进行来获取丢失的数据。数据可以(通过一个或多个处理器)使用任何合适的解码方法进行解码。在一些实施例中,解码算法是根据步骤710中的编码算法来选择的。
[0111]步骤740,通过重构数据来获得原始数据。若有必要,通过使用正确的传输数据来恢复丢失的数据,这样接收实体就可以获得发送实体提供的原始数据。
[0112]如前所述,步骤710和720可以被发送实体执行,而步骤730和740可以被接收实体执行。例如,发送实体可能是远程终端,而接收实体可能是可移动物体,或者反过来也适合。所述方法700适用于从远程终端到可移动物体的数据传输,也适用于从可移动物体到终端的数据传输,或者两者沿同一方向同时传输。在有些实施例中,所述方法700可以由处理系统或者连接到发送实体和/或接收实体中的通信模块来执行。
[0113]本文所述的系统、装置和方法可以应用于可以广泛适用于各种可移动物体。如前所述,任何有关空中载具和可移动物体均可以适用。本发明的可移动物体可以用于在任何合适的环境中移动,诸如在空气中(例如,固定翼飞行器、旋翼飞行器或者既不具有固定翼也不具有旋翼的飞行器)、在水中(例如,船舶或潜艇)、在地面上(例如,机动车,诸如轿车、卡车、公交车、厢式货车、摩托车;可移动结构或框架,诸如棒状物、钓鱼竿;或者火车)、在地下(例如,地铁)、在太空(例如,航天飞机、卫星、探测器),或者这些环境的任何组合。可移动物体可以是载具,诸如本文其他各处所描述的载具。可移动物体可以安装在诸如人类或动物等活体身上。合适的动物可以包括禽类、犬类、猫类、马类、牛类、羊类、猪类、海豚、啮齿类或昆虫。
[0114]可移动物体能够在所述环境内关于六个自由度(例如,三个平移自由度和三个旋转自由度)而自由移动。或者,可移动物体的移动可关于一个或多个自由度受到约束,诸如由预定路径、轨迹
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