基于通信态势感知的无人机集群数据传输动态调整方法

本发明涉及无人机集群通信与感知，更具体的说是涉及基于通信态势感知的无人机集群数据传输动态调整方法。

背景技术：

1、在无人机集群协同感知领域，实时可靠的通信态势评估是保障无人机集群感知任务执行的关键技术瓶颈。随着无人机集群中各无人机节点的远离或者障碍物的隔离，无人集群内部以及与终端的通信态势不断变化，当通信态势中各个节点之间的通信链路不稳定或阻塞时，由于无人机集群中各个无人机传递的信息固定化，导致感知数据无法全部传输或者出现卡顿的现象，这严重影响了无人机集群感知任务的正常执行。

2、因此，如何提供一种无人机集群数据传输动态调整方法，其可以显著提升无人机集群在复杂环境下的通信可靠性和资源利用率是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于通信态势感知的无人机集群数据传输动态调整方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，提供一种基于通信态势感知的无人机集群数据传输动态调整方法，包括以下步骤：

4、s1:获取各条通信链路的通信质量参数矩阵；

5、s2:将各条通信链路的通信质量参数矩阵归一化后分别输入到通信态势感知模型，获得各条通信链路的通信态势类型；其中，所述通信态势类型包括正常和堵塞；

6、s3:基于各条通信链路的链路类型和通信态势类型决定数据传输方式；其中，所述链路类型包括第一类链路类型和第二类链路类型，所述第一类链路类型为无人机节点与无人机节点构成的通信链路；所述第二类链路类型为无人机节点与终端节点构成的通信链路。

7、优选的，s2基于以下公式对通信质量参数矩阵进行归一化：

8、

9、其中，表示t时刻第i条通信链路归一化前的通信质量参数矩阵；表示t时刻第i条通信链路归一化后的通信质量参数矩阵；bi,t-9、...、bi,t-1、bi,t依次表示t-9时刻、...、t-1时刻、t时刻第i条通信链路归一化前的传输带宽；di,t-9、...、di,t-1、di,t依次表示t-9时刻、...、t-1时刻、t时刻第i条通信链路归一化前的传输时延；li,t-9、...、li,t-1、li,t依次表示t-9时刻、...、t-1时刻、t时刻第i条通信链路归一化前的丢包率；依次表示t-9时刻、...、t-1时刻、t时刻第i条通信链路归一化后的传输带宽；依次表示t-9时刻、...、t-1时刻、t时刻第i条通信链路归一化后的传输时延；依次表示t-9时刻、...、t-1时刻、t时刻第i条通信链路归一化后的丢包率；μi,b表示t时刻第i条通信链路传输带宽的均值；σi,b表示t时刻第i条通信链路传输带宽的标准差；μi,d表示t时刻第i条通信链路传输时延的均值；σi,b表示t时刻第i条通信链路传输时延的标准差；10*3表示10行3列；bi,k表示k时刻第i条通信链路的传输带宽；di,k表示k时刻第i条通信链路的传输时延。

10、优选的，s2具体包括：

11、将归一化后的通信质量参数矩阵依次输入到gru神经网络、全连接层和softmax函数层，获得t时刻第i条通信链路的通信态势类型。

12、优选的，基于以下公式获得t时刻第i条通信链路的通信态势类型：

13、

14、y＝softmax(w0ht+b0)；

15、其中，zt表示t时刻的更新门；ht-1表示t-1时刻的隐藏状态；[*1,*2]表示*1与*2的拼接；σ表示sigmoid函数；wz表示更新门的训练权重；bz表示更新门的训练偏置值；rt表示t时刻的重置门；wr表示重置门的训练权重；br表示重置门的训练偏置值；表示t时刻的候选隐藏状态；w表示候选隐藏状态的训练权重；b表示候选隐藏状态的训练偏置值；ht表示t时刻的隐藏状态；⊙表示逐元素相乘；y表示t时刻第i条通信链路的通信态势类型是正常与堵塞的概率；w0表示全连接层的训练权重；b0表示全连接层的训练偏置值。

16、优选的，s3具体包括以下步骤：

17、若t时刻第i条通信链路的通信态势类型为正常且第i条通信链路的链路类型为所述第一类链路类型，则发送节点发送t时刻的时间戳、激光点云数据、自身定位信息和目标检测定位信息给接收节点。

18、优选的，s3具体还包括以下步骤：

19、若t时刻第i条通信链路的通信态势类型为堵塞且第i条通信链路的链路类型为所述第一类链路类型，则发送节点发送t时刻的时间戳、自身定位信息和目标检测定位信息给接收节点。

20、优选的，s3具体还包括以下步骤：

21、若t时刻第i条通信链路的通信态势类型为正常且第i条通信链路的链路类型为所述第二类链路类型，则发送节点发送t时刻的时间戳、激光点云数据、自身定位信息、目标检测定位信息和检测视频流给接收节点。

22、优选的，s3具体还包括以下步骤：

23、若t时刻第i条通信链路的通信态势类型为堵塞且第i条通信链路的链路类型为所述第二类链路类型，则发送节点发送t时刻的时间戳、自身定位信息和目标检测定位信息给接收节点。

24、优选的，发送节点和接收节点通过ros通信机制发布和接收数据。

25、第二方面，提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述的基于通信态势感知的无人机集群数据传输动态调整方法。

26、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种通信态势感知的无人机集群数据传输动态调整方法，本发明通过建立通信态势感知模型，实现了对通信环境的实时评估和预测，并基于态势评估结果智能调整数据传输策略，显著提升了无人机集群在复杂环境下的通信可靠性和资源利用率，特别适用于军事侦察、灾害救援等对通信质量要求严苛的应用场景。

1.一种基于通信态势感知的无人机集群数据传输动态调整方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于通信态势感知的无人机集群数据传输动态调整方法，其特征在于，s2基于以下公式对通信质量参数矩阵进行归一化：

3.根据权利要求2所述的一种基于通信态势感知的无人机集群数据传输动态调整方法，其特征在于，s2具体包括：

4.根据权利要求3所述的一种基于通信态势感知的无人机集群数据传输动态调整方法，其特征在于，基于以下公式获得t时刻第i条通信链路的通信态势类型：

5.根据权利要求3所述的一种基于通信态势感知的无人机集群数据传输动态调整方法，其特征在于，s3具体包括以下步骤：

6.根据权利要求3所述的一种基于通信态势感知的无人机集群数据传输动态调整方法，其特征在于，s3具体还包括以下步骤：

7.根据权利要求3所述的一种基于通信态势感知的无人机集群数据传输动态调整方法，其特征在于，s3具体还包括以下步骤：

8.根据权利要求3所述的一种基于通信态势感知的无人机集群数据传输动态调整方法，其特征在于，s3具体还包括以下步骤：

9.根据权利要求5-8任意一项所述的一种基于通信态势感知的无人机集群数据传输动态调整方法，其特征在于，发送节点和接收节点通过ros通信机制发布和接收数据。

10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至9中任一项所述的基于通信态势感知的无人机集群数据传输动态调整方法。