通信频点的动态切换方法、自组网节点及无人机遥控系统与流程

本发明涉及通信领域，特别涉及自组网节点之间通信频点的切换技术。

背景技术：

自组网通信使用的无线频谱一般是ISM((Industrial Scientific Medical))共用频段或专门应用频段，这些频段的特点是容易受干扰且比较窄，所以如何较灵活的躲避干扰，即自组网节点之间通信中的频点选择切换是自组网通信中的一个重要关键技术。

如作为自组网中的两个节点，无人机和遥控器。当前无人机与遥控器之间通信是在无人机开始时手动设置一个频点，或是开机阶段找到一个干净的干扰小的频点作为收发的中心频点进行通信。无人机在飞行中，如果受到周边其他无人机或使用该频点的电子设备的干扰就只有降低通信质量，干扰严重的无法进行图像的传输，只能进行简单的飞控制指令的收发，甚至只能被迫进行返航。

也就是说，由于当前自组网节点之间的通信是根据在开机阶段的手动设置或搜索找到干净的通信频点来进行通信的。但是通信信道的质量是实时变化的，初始的频点随着时间的变化可能受到干扰，而且由于无人机的飞行发生空间和时间上的变化，原来初始通信的频点可能已经受到干扰，从而保证无人机的通信质量，只能被迫返航重新进行初始频点搜索设置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种通信频点的动态切换方法、自组网节点及无人机遥控系统，使得在自组网节点之间通信的频点受到干扰时，可以自动获取新的可用的干净的频点，从而保证了自组网节点之间的高质量通信。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种通信频点的动态切换方法，包含以下步骤：

自组网节点实时检测当前通信频点的信道质量；

如果当前通信频点的信道质量低于第一预设门限，则通知对端节点获取固定间隔的用于测量异频点的测量时隙，并在所述测量时隙内，对异频点列表中的异频点进行测量；

所述自组网节点根据对各异频点的测量结果，选取频点切换的目标频点，并将通信频点切换至所述目标频点。

本发明的实施方式还提供了一种自组网节点，包含：

检测模块，用于实时检测当前通信频点的信道质量；

测量时隙分配模块，用于在所述检测模块检测到当前通信频点的信道质量低于第一预设门限时，分配固定间隔的用于测量异频点的测量时隙；

通知模块，用于通知对端节点获取所述测量时隙分配模块分配的测量时隙；

测量模块，用于在所述测量时隙内，对异频点列表中的异频点进行测量；

切换模块，用于根据所述测量模块对各异频点的测量结果，选取频点切换的目标频点，并将通信频点切换至所述目标频点。

本发明的实施方式还提供了一种无人机遥控系统，包含：无人机和遥控器，所述无人机包含：

检测模块，用于实时检测当前通信频点的信道质量；

测量时隙分配模块，用于在所述检测模块检测到当前通信频点的信道质量低于第一预设门限时，分配固定间隔的用于测量异频点的测量时隙；

通知模块，用于通知所述遥控器获取所述测量时隙分配模块分配的测量时隙；

测量模块，用于在所述测量时隙内，对异频点列表中的异频点进行测量；

切换模块，用于根据所述测量模块对各异频点的测量结果，选取频点切换的目标频点，并将通信频点切换至所述目标频点。

本发明实施方式相对于现有技术而言，当自组网节点检测到通信质量下降至一定门限时启动通信频点的切换机制，通知对端节点获取固定间隔的用于测量异频点的测量时隙，并在所述测量时隙内，对异频点列表中的异频点进行测量，以捕获到干净的频点作为频点切换的目标频点，进行通信频点的切换。从而使得自组网在受到干扰时，可以动态切换至干净的频点，保证了自组网的通信质量。而且，实现简单，不需要增加额外的硬件开销。

优选地，自组网节点为无人机，所述对端节点为用于控制该无人机的遥控器。由于无人机的飞行会发生空间和时间上的变化，而初始通信的频点很可能在飞行的过程中会受到干扰，进而影响到通信质量。因此通过由无人机进行频点的通信质量的检测，并触发通信频点的切换机制，可以有效避免因通信质量的问题而被迫返航重新进行初始频点搜索设置的问题。

优选地，通知对端节点获取用于测量异频点的测量时隙的步骤中，所述自组网节点根据所述自组网节点的标识号和预设的随机数生成函数，获取固定间隔的所述测量时隙；所述自组网节点将获取的所述测量时隙通知给所述对端节点。由检测通信质量的自组网节点根据自组网节点的ID进行随机算法分配测量时隙，再通知给对端节点，实现简单，而且能够有效保证通信双方的节点能获取到完全一致的测量时隙，从而避免任意一方在分配的测量时隙中发送信号的问题。

优选地，在预设的时长T内，通过测量时隙至少对异频点列表中的各异频点进行一次RSSI的测量；其中，所述T大于或等于完成所述异频点列表中所有异频点的至少一次测量所需的时长；选择测量到的RSSI小于第二预设门限的异频点，作为候选的切换频点；在所述候选的切换频点内，选择测量到的RSSI最小的切换频点，作为所述目标频点。通过在一段时长内各异频点的RSSI的测量值，得到目标频点，进一步保证了切换的目标频点为干净的频点，从而保证了自组网的通信质量。

优选地，T的取值根据无人机的飞行速度和测量时隙的固定间隔设定，如飞行速度越快，T的取值相对越小，测量时隙的间隔时长越长，T的取值相对越大，确保了RSSI测量的评估时长为一合理的评估时长。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式的通信频点的动态切换方法流程图；

图2是根据本发明第二实施方式的自组网节点的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种通信频点的动态切换方法，在本实施方式中，当自组网节点检测到通信质量下降至一定门限时启动通信频点的切换机制，通知对端节点获取固定间隔的用于测量异频点的测量时隙，并在测量时隙内，对异频点列表中的异频点进行测量，以捕获到干净的频点作为频点切换的目标频点，进行通信频点的切换。本实施方式以无人机和遥控器为例进行说明，具体流程如图1所示。

在步骤101中，作为自组网节点的无人机开机，无人机的开机过程与现有技术相同，在此不再赘述。

在步骤102中，选择初始频点。比如说，无人机手动设置一个频点，作为与遥控器之间的通信频点，或者，将初始的通信频点预先设置在无人机内，开机后无人机自动获取到该频点作为与遥控器之间的通信频点。

接着，在步骤103中，无人机检测当前通信频点的信道质量。具体地说，由于信道质量可以通过接收信号的信噪比等参数体现，信噪比越大，说明信道质量越好，反之，信噪比越小，说明信道质量越差。因此，在本步骤中，无人机可以根据当前采集到的信噪比，检测到当前通信频点的信道质量。

接着，在步骤104中，无人机判断当前通信频点的信道质量是否低于第一预设门限。

具体地说，可以预先在无人机内设置一个信噪比的门限值Th1，在每一次采集到信噪比后，将采集的信噪比与该门限值Th1进行比较，如果低于该门限值Th1，则说明信道质量较差，进入步骤105；如果不低于该门限值Th1，则说明信道质量可以满足通信要求，回到步骤103，继续检测当前通信频点的信道质量。其中，门限值Th1可根据仿真和经验值设置。

在具体实现时，可通过在无人机内增设一个实现以下逻辑的信道质量判断模块，完成步骤104的执行：

其中，信号质量可以采用信噪比等参数；根据仿真和经验值设置门限Th1。

接着，在步骤105与步骤106中，无人机通知对端节点(即遥控器)获取固定间隔的用于测量异频点的测量时隙。

具体地说，在步骤105中，无人机通知遥控器开启通信频点的切换机制。

在步骤106中，无人机分配固定间隔的用于测量异频点的测量时隙。具体地说，无人机自身标识号和预设的随机数生成函数，获取固定间隔的测量时隙。在具体实现时，可以编写一个随机化函数F_RANDOM(x)，该函数是生成一个从0至x的随机数，以无人机的ID作为随机化种子，即通过F_RANDOM(无人机ID)对测量周期T求模生成测量时隙的起始位置。在完成测量时隙的分配后，将分配的测量时隙通知给遥控器，保证通信双方的节点能获取到完全一致的测量时隙，从而避免任意一方在分配的测量时隙中发送信号的问题。

接着，在步骤107中，无人机利用分配的测量时隙对异频点进行测量评估，获取目标频点。具体地说，对各异频点的接收的信号强度指示RSSI进行测量，如果在一个测量时隙内无法异频点列表中所有异频点的测量，则将在下一个测量时隙内继续完成剩余异频点的测量。比如说，异频点列表中共有32个异频点，在一个测量时隙内能够完成8个异频点的测量，则将通过4个测量时隙完成一次异频点列表中所有异频点的测量。

在至少完成一次异频点列表中所有异频点的测量后，将测量到的RSSI最小的异频点作为目标频点。由于RSSI越小，说明该频点越干净，即在该频点上进行通信，将受到更少的干扰，因此，选择RSSI最小的异频点作为频点切换的目标频点，可以有效保证无人机与遥控器之间的通信质量。

接着，在步骤108中，无人机将获取的目标频点通知给对端节点(即遥控器)。

接着，在步骤109中，无人机与遥控器将通信频点切换至目标频点。在步骤109后，返回步骤103，继续检测当前通信频点的信道质量。

不难发现，在本实施方式中，当通信质量下降时，将启动通信频点的切换机制，根据在分配的测量时隙内对各异频点的测量结果，选取频点切换的目标频点，并将通信频点切换至目标频点，可使得自组网在受到干扰时，可以动态切换至干净的频点，保证了自组网的通信质量。而且，实现简单，不需要增加额外的硬件开销。

而且，由于无人机的飞行会发生空间和时间上的变化，而初始通信的频点很可能在飞行的过程中会受到干扰，进而影响到通信质量。因此通过由无人机进行频点的通信质量的检测，并触发通信频点的切换机制，可以有效避免因通信质量的问题而被迫返航重新进行初始频点搜索设置的问题。

本发明的第二实施方式涉及一种通信频点的动态切换方法。第二实施方式在第一实施方式的基础上做了进一步改进，主要改进之处在于：在本发明第二实施方式中，对各异频点的接收的信号强度指示RSSI进行测量的步骤中，在预设的时长T内，通过所述测量时隙至少对异频点列表中的各异频点进行一次RSSI的测量；其中，所述T大于或等于完成所述异频点列表中所有异频点的至少一次测量所需的时长。在将测量到的RSSI最小的异频点作为目标频点的步骤中，获取候选的切换频点，其中，候选的切换频点为测量到的RSSI小于第二预设门限的异频点，在候选的切换频点内，选择测量到的RSSI最小的切换频点，作为目标频点。

具体地说，无人机周期性对异频点列表进行测量，在一定的时间T内，RSSI小于一定的门限值的频点都列入可以切换的频点列表，对于其中最近几次RSSI最小的异频点作为切换频点。其中，时间T需大于或等于完成所述异频点列表中所有异频点的至少一次测量所需的时长，以保证能够完成至少一次异频点列表中所有异频点的测量。时间T的具体取值可根据无人机的飞行速度结合测量时隙的间隔进行设定，如飞行速度越快，T的取值相对越小，测量时隙的间隔时长越长，T的取值相对越大，即在测量时隙的间隔时长相同的情况下，飞行速度越快T的取值越小；在飞行速度相同的情况下，测量时隙的间隔时长越长，T的取值越大，以确保RSSI测量的评估时长为一合理的评估时长。

实际使用时可以通过实验进行适当调整。

在具体实现时，可通过以下逻辑实现目标频点的选取：

可选择频点列表中取RSSI最小的频点为本次切换的新频点。

其中，RSSI门限Th2设置根据仿真和经验值设置门限。

当然，在实际应用中，也可以采用其他方式获取RSSI最小的异频点，不限于本实施方式中所涉及的获取RSSI最小的异频点的方案。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本发明第三实施方式涉及一种自组网节点，如图2所示，包含：

检测模块，用于实时检测当前通信频点的信道质量。

测量时隙分配模块，用于在所述检测模块检测到当前通信频点的信道质量低于第一预设门限时，分配固定间隔的用于测量异频点的测量时隙。

通知模块，用于通知对端节点获取所述测量时隙分配模块分配的测量时隙；

测量模块，用于在所述测量时隙内，对异频点列表中的异频点进行测量；

切换模块，用于根据所述测量模块对各异频点的测量结果，选取频点切换的目标频点，并将通信频点切换至所述目标频点。

需要说明的是，测量模块在预设的时长T内，通过所述测量时隙至少对异频点列表中的各异频点进行一次RSSI的测量；其中，所述T大于或等于完成所述异频点列表中所有异频点的至少一次测量所需的时长。

所述切换模块包含：

候选获取子模块，用于获取候选的切换频点，其中，所述候选的切换频点为测量到的RSSI小于第二预设门限的异频点；

选择子模块，用于在所述候选的切换频点内，选择测量到的RSSI最小的切换频点，作为所述目标频点。

另外，本实施方式中的自组网节点为无人机，T的取值根据所述无人机的飞行速度和所述测量时隙的固定间隔设定。在具体实现时，测量时隙分配模块可根据所述自组网节点的标识号和预设的随机数生成函数，获取固定间隔的所述测量时隙。

值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。

本发明第四实施方式涉及一种无人机遥控系统，包含无人机和遥控器。其中，无人机为第三实施方式中涉及的自组网节点，自组网节点内的通知模块还用于将获取的目标频点通知给遥控器。

不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的系统实施例，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。