无人航行器数据链传输质量评估方法、系统及存储介质与流程

本发明涉及通信，特别涉及无人航行器数据链传输质量评估方法、系统及存储介质。

背景技术：

1、无人航行器(包括无人机、无人船及无人车)通常采用各种无线传输设备(最常见的是点对点微波传输及通过公共移动通信系统进行传输)连接无人航行器和控制地面站。与其他应用场景不同，无人航行器对于信道传输要求，不仅需要传输准确性高，还需要传输时延尽量低。由于无线通信容易受到信号快衰落及信号干扰等影响，其传输质量并不稳定，因此就需要一种及时、准确的评估方法来评估无人航行器当前传输信道的质量及其他传输信道的质量。

2、目前，绝大多数通信设备不提供底层传输特性的报告，部分设备仅提供rssi等简单信号强度指示，因此，需要一种在无法获取底层通信协议的qos报告，以及具备多级网络级联传输的通信系统下，能够及时、准确的针对无人航行器无线通信传输质量进行评估的无人航行器数据链传输质量评估方法、系统及存储介质。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于，提供无人航行器数据链传输质量评估系统，能够及时、准确的针对无人航行器无线通信传输质量进行评估。

2、为了解决上述技术问题，本技术提供如下技术方案：

3、无人航行器数据链传输质量评估系统，包括发送端和接收端；发送端用于判断当前是否能获取授时信号，如果能，获取授时信号，发送端还用于发出数据包时，基于授时信号在数据包最后补充时间戳信息t1；

4、数据包达到接收端时，接收端用于获取授时信号，根据授时信号记录接收时间t2，计算此次数据包传输时延t2-t1；然后计算接收的数据长度ld，最后计算此通道的实时传输速率：

5、s＝ld/(t2-t1)。

6、基础方案原理及有益效果如下：

7、由于无人航行器几乎都是基于地理位置信息进行服务的，因此本方案中，如果地理位置服务设备(如gps或北斗接收机)带授时功能，可以通过该设备可以获得授时信号，即本地绝对时间信息(通常时间精度达到±20ns)，再基于本地绝对时间信息补充时间戳信息t1。因为数据包一次传输，不存在业务层分包操作，因此不存在业务层上的数据分包延迟，通过此方式计算的传输速率为当前传输通道的真实的满载传输速率。从而能够及时、准确的对无线通信传输质量进行评估。

8、进一步，所述发送端判断当前不能获取授时信号时，用于在发出数据包时，根据本地时钟在数据包最后补充本地时间tan，其中n为数据包的计数；

9、数据包到达接收端时，接收端用于根据本地时钟记录接收时间tbn；

10、接收端还用于根据相邻两包数据包计算此时的传输速率：

11、s＝(ldn-ldn-1)/((tbn-tbn-1)-(tan-tan-1))；

12、其中，ldn为数据包的数据长度。

13、在节省成本的情况下，地理位置服务设备不带授时功能，可以采用本优选方案进行传输速率的实时评估。发送端和接收端都是本地微处理的本地时钟，其相对计时精度能够达到10ns级(通常微处理器的时钟频率在100mhz左右或更高)，其时钟精度能够满足传输速率的评估要求。

14、进一步，所述发送端还用于判断数据包的长度是否超过预设值，如果超过，将数据包分割为若干长度小于或等于预设值的数据包，对分割后的数据包添加循环冗余校验码再进行传输；

15、接收端还用于在接收数据包后，进行crc校验，并记录crc校验结果。

16、针对一些大数据包传输的情况下，将数据包分割为若干个小的数据包，增加多级crc加密，当传输通道异常导致部分数据传输错误的时候，可以针各数据包独立校验，这样除了个别传输错误的数据包不可用之外，其他数据包还可以利用起来。换句话说，本优选方案针对大数据包，在整包数据出现少许传输错误的情况下，能够有效找回其余未传输错误的数据包，有效降低了传输误码率。

17、进一步，所述发送端还用于在发送分割后的最后一个数据包时，在数据包最后增加累计发送数据量信息；

18、接收端还用于根据累计发送数据量信息统计间隔时间内累计发送的数据量：

19、ltxn-ltxm；

20、还用于根据crc校验结果统计累计正确接收的数据量lrx；并计算误码率：

21、r＝((ltxn-ltxm)-lrx)/(ltxn-ltxm)*100％。

22、由于无人航行器的数据在无线传输过程中，部分数据会因为信号太弱而导致接收端完全无法接收，因此会影响总数据量的评估。通过本优选方案能够有效对误码率进行监测。

23、进一步，所述接收端还用于计算传输质量：

24、q＝kt*((1-r)+(s/smax))

25、其中q为最终计算的传输质量，r为误码率，s为当前传输速率，smax为当前传输通道最大传输速率，kt为时延传输系数；kt＝1-at，其中a为滑降系数，t为数据包平均延时，kt为负的情况下取0。

26、鉴于无人航行器的数据链在低时延的时候对误码率敏感，而高时延的时候对时延更敏感的特性，本优选方案采用动态时延权重的传输质量评价方式，针对不同延时强度的情况下采用不同的权重设计，可以更好的匹配无线航行器数据链的实际需求。

27、进一步，所述时间戳信息t1仅包含秒级、毫秒级、微妙级或纳秒级中的一种时间信息，并进行压缩编码。

28、可以减少数据包的长度。

29、进一步，所述接收端还用于获得一段时间的传输速率进行算数平均计算，得到最终的传输速率。

30、即利用多包数据联合评估实时传输速率。

31、进一步，所述预设值为50byte。

32、本发明的目的之二在于，提供无人航行器数据链传输质量评估方法，包括如下步骤：

33、s1、发送端判断数据包的长度是否超过预设值；如果未超过，转跳至步骤s3，如果超过，转跳至步骤s2；

34、s2、将数据包分割为若干长度小于或等于预设值的数据包；

35、s3、发送端判断当前是否能获取授时信号；如果能转跳至步骤s4，如果不能，转跳至步骤s5；

36、s4、通过地理位置服务设备获取授时信号，基于授时信号在数据包最后补充时间戳信息t1；转跳至步骤s6；

37、s5、根据本地时钟在数据包最后补充本地时间tan，其中n为数据包的计数；转跳至步骤s6；

38、s6、判断是否为发送的分割后的最后一个数据包，如果不是，转跳至步骤s7；如果是，在数据包最后增加累计发送数据量信息后，转跳至步骤s7；

39、s7、对数据包添加循环冗余校验码，发送数据包；

40、s8、接收端接收数据包后，进行crc校验，并记录crc校验结果；

41、s9、接收端判断当前是否能获取授时信号，如果能，转跳至s11，如果不能，转跳至s12；

42、s10、接收端通过地理位置服务设备获取授时信号，根据授时信号记录接收时间t2；计算此次数据包传输时延t2-t1；然后计算接收的数据长度ld，最后计算此通道的实时传输速率：

43、s＝ld/(t2-t1)；

44、转跳转步骤s12；

45、s11、接收端根据本地时钟记录接收时间tbn；利用相邻两包数据包的计算出此时的传输速率：

46、s＝(ldn-ldn-1)/((tbn-tbn-1)-(tan-tan-1))；

47、其中，数据包的数据长度为ldn；

48、转跳转步骤s12；

49、s12、接收端根据累计发送数据量信息统计间隔时间内累计发送的数据量：ltxn-ltxm；根据crc校验结果统计累计正确接收的数据量lrx；并计算误码率：

50、r＝((ltxn-ltxm)-lrx)/(ltxn-ltxm)*100％；

51、s13、接收端计算传输质量：

52、q＝kt*((1-r)+(s/smax))

53、其中q为最终计算的传输质量，r为误码率，s为当前传输速率，smax为当前传输通道最大传输速率，kt为时延传输系数；kt＝1-at，其中a为滑降系数，t为数据包平均延时，kt为负的情况下取0。

54、本发明的目的之二在于，提供一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。