本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)傳輸，特別涉及一種多鏈路通信在無人機數(shù)據(jù)傳輸中的優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在水災等災害救援中，無人機常被用于人員搜索等任務，通過多鏈路進行數(shù)據(jù)傳輸，將無人機采集到的災區(qū)信息回傳至指揮中心，為救援決策提供支持。而現(xiàn)有技術(shù)往往采用固定的數(shù)據(jù)傳輸方案，未能結(jié)合災區(qū)的實際情況。存在著無法根據(jù)實際救援場景配置相匹配的多鏈路數(shù)據(jù)傳輸方案，導致帶寬資源浪費、數(shù)據(jù)傳輸延遲的技術(shù)問題，影響了災區(qū)救援的效率和質(zhì)量。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中多鏈路通信無法根據(jù)實際救援場景配置相匹配的多鏈路數(shù)據(jù)傳輸方案，導致帶寬資源浪費、數(shù)據(jù)傳輸延遲的技術(shù)問題，提供一種多鏈路通信在無人機數(shù)據(jù)傳輸中的優(yōu)化方法及系統(tǒng)來解決。

2、本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種多鏈路通信在無人機數(shù)據(jù)傳輸中的優(yōu)化方法，包括：根據(jù)水災覆蓋區(qū)域的災前失蹤人員分布、地形結(jié)構(gòu)特征，以及無人機陣列回傳的水災感知數(shù)據(jù)進行人員軌跡預測，輸出預設時區(qū)內(nèi)若干個子區(qū)域的預測人員密度；根據(jù)所述水災感知數(shù)據(jù)，以及當前災情變化信息進行災害風險評估，輸出預設時區(qū)內(nèi)若干個子區(qū)域的預測危險系數(shù)；基于若干個預測人員密度和若干個預測危險系數(shù)分析確定若干個數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先度，以及若干個數(shù)據(jù)采集分辨率；根據(jù)若干個數(shù)據(jù)傳輸距離對所述若干個數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先度進行補償，輸出若干個數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先系數(shù)；以最小化整體傳輸時延為目的，根據(jù)所述若干個數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先系數(shù)和若干個數(shù)據(jù)采集分辨率進行多鏈路傳輸策略優(yōu)化，輸出最優(yōu)傳輸方案，進行所述預設時區(qū)內(nèi)的無人機數(shù)據(jù)傳輸控制。

4、可選的，根據(jù)水災覆蓋區(qū)域的災前失蹤人員分布、地形結(jié)構(gòu)特征，以及無人機陣列回傳的水災感知數(shù)據(jù)進行人員軌跡預測，輸出預設時區(qū)內(nèi)若干個子區(qū)域的預測人員密度，包括：將所述水災覆蓋區(qū)域劃分為若干個搜索子區(qū)域，并配置若干架無人機搭建無人機陣列，其中，每個搜索子區(qū)域配置一架無人機；通過所述若干架無人機分別采集獲取所述若干個搜索子區(qū)域的洪水覆蓋區(qū)域和水位高度，作為水災感知數(shù)據(jù)，得到若干個水災感知數(shù)據(jù)；根據(jù)水災覆蓋區(qū)域的災前失蹤人員分布、地形結(jié)構(gòu)特征和所述若干個水災感知數(shù)據(jù)進行預設時區(qū)的人員軌跡預測，輸出若干個預測人員密度。

5、其中，根據(jù)水災覆蓋區(qū)域的災前失蹤人員分布、地形結(jié)構(gòu)特征和所述若干個水災感知數(shù)據(jù)進行預設時區(qū)的人員軌跡預測，輸出若干個預測人員密度，包括：利用大數(shù)據(jù)檢索獲取多條歷史水災記錄數(shù)據(jù)，處理得到樣本數(shù)據(jù)訓練深度神經(jīng)網(wǎng)絡，構(gòu)建人員軌跡模擬器，其中，所述樣本數(shù)據(jù)包括樣本輸入數(shù)據(jù)和樣本監(jiān)督數(shù)據(jù)，所述樣本輸入數(shù)據(jù)包括樣本災前失蹤人員分布、樣本地形結(jié)構(gòu)特征、樣本水災感知數(shù)據(jù)分布，所述樣本監(jiān)督數(shù)據(jù)包括樣本人員密度分布；通過所述人員軌跡模擬器，根據(jù)所述災前失蹤人員分布、地形結(jié)構(gòu)特征和所述若干個水災感知數(shù)據(jù)進行人員軌跡預測，輸出若干個預測人員密度。

6、可選的，基于若干個預測人員密度和若干個預測危險系數(shù)分析確定若干個數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先度，以及若干個數(shù)據(jù)采集分辨率，包括：配置動態(tài)權(quán)重占比，其中，所述動態(tài)權(quán)重占比包括人員密度權(quán)重和危險系數(shù)權(quán)重，所述人員密度權(quán)重和所述危險系數(shù)權(quán)重之和為1，所述人員密度權(quán)重隨著救援時長的增加而增加；按照所述動態(tài)權(quán)重占比，根據(jù)所述若干個預測人員密度和若干個預測危險系數(shù)評估確定若干個數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先度，其中，所述數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先度和預測人員密度、預測危險系數(shù)正相關(guān)；根據(jù)所述若干個數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先度配置若干個數(shù)據(jù)采集分辨率，其中，數(shù)據(jù)采集分辨率和數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先度正相關(guān)。

7、可選的，根據(jù)若干個數(shù)據(jù)傳輸距離對所述若干個數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先度進行補償，輸出若干個數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先系數(shù)，包括：獲取若干個無人機在預設時區(qū)內(nèi)的若干個搜索路徑，分別計算所述若干個搜索路徑與云服務器的相對數(shù)據(jù)傳輸距離，得到若干個數(shù)據(jù)傳輸距離；對所述若干個數(shù)據(jù)傳輸距離進行均值計算，得到數(shù)據(jù)傳輸距離均值，將任一數(shù)據(jù)傳輸距離與所述數(shù)據(jù)傳輸距離均值的比值設為調(diào)整系數(shù)，得到若干個調(diào)整系數(shù)；將所述調(diào)整系數(shù)和常數(shù)的乘積與1相加的和作為補償系數(shù)，根據(jù)所述若干個調(diào)整系數(shù)計算得到若干個補償系數(shù)，其中，常數(shù)為0.2；根據(jù)所述若干個補償系數(shù)對所述若干個數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先度進行補償，輸出若干個數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先系數(shù)。

8、其中，以最小化整體傳輸時延為目的，根據(jù)所述若干個數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先系數(shù)和若干個數(shù)據(jù)采集分辨率進行多鏈路傳輸策略優(yōu)化，輸出最優(yōu)傳輸方案，包括：根據(jù)所述若干個搜索路徑和若干個數(shù)據(jù)采集分辨率分析得到若干個預測數(shù)據(jù)傳輸量；將數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先系數(shù)設為數(shù)據(jù)傳輸延遲權(quán)重，得到若干個數(shù)據(jù)傳輸延遲權(quán)重；以最小化整體傳輸時延為目的，根據(jù)所述若干個預測數(shù)據(jù)傳輸量和若干個數(shù)據(jù)傳輸延遲權(quán)重進行多鏈路傳輸策略優(yōu)化，輸出最優(yōu)傳輸方案。

9、其中，以最小化整體傳輸時延為目的，根據(jù)所述若干個預測數(shù)據(jù)傳輸量和若干個數(shù)據(jù)傳輸延遲權(quán)重進行多鏈路傳輸策略優(yōu)化，輸出最優(yōu)傳輸方案，包括：在多鏈路數(shù)據(jù)傳輸參數(shù)空間內(nèi)，隨機生成多個數(shù)據(jù)傳輸策略；隨機選取第一數(shù)據(jù)傳輸策略，根據(jù)所述若干個預測數(shù)據(jù)傳輸量、若干個數(shù)據(jù)傳輸延遲權(quán)重和第一數(shù)據(jù)傳輸策略進行數(shù)據(jù)傳輸仿真，輸出第一整體傳輸時延，并依次分析得到多個整體傳輸時延；按照整體傳輸時延由小到大對多個數(shù)據(jù)傳輸策略進行排列，并將數(shù)據(jù)傳輸策略設為初始解，得到初始解序列；基于所述多鏈路數(shù)據(jù)傳輸參數(shù)空間，根據(jù)所述初始解序列進行多鏈路傳輸策略優(yōu)化，輸出最優(yōu)傳輸方案。

10、其中，基于所述多鏈路數(shù)據(jù)傳輸參數(shù)空間，根據(jù)所述初始解序列進行多鏈路傳輸策略優(yōu)化，輸出最優(yōu)傳輸方案，包括：將所述初始解序列的前j個解設為優(yōu)解，后k個解設為劣解，得到j個優(yōu)解和k個劣解，其中，k為j的n倍，n大于等于20；利用所述j個優(yōu)解對所述k個劣解進行隨機等值聚類，得到j個解集，并在每個解集內(nèi)，以優(yōu)解為尋優(yōu)方向，按照預設尋優(yōu)步長對解集內(nèi)的劣解進行調(diào)整，得到j個更新解集，其中，若調(diào)整后的劣解不符合所述多鏈路數(shù)據(jù)傳輸參數(shù)空間，則在所述多鏈路數(shù)據(jù)傳輸參數(shù)空間內(nèi)隨機選取任一數(shù)據(jù)傳輸策略進行替換；識別所述j個更新解集，若同一更新解集內(nèi)的劣解的整體傳輸時延小于等于優(yōu)解的整體傳輸時延，則利用劣解替換優(yōu)解；進行迭代尋優(yōu)，直至達到預設尋優(yōu)次數(shù)，輸出j個當前更新解集，并選取最優(yōu)更新解集的優(yōu)解設為最優(yōu)傳輸方案，其中，所述最優(yōu)更新解集為所述j個當前更新解集中整體傳輸時延之和最小的當前更新解集。

11、第二方面，本發(fā)明提供了一種多鏈路通信在無人機數(shù)據(jù)傳輸中的優(yōu)化系統(tǒng)，包括：

12、人員密度預測模塊，用于根據(jù)水災覆蓋區(qū)域的災前失蹤人員分布、地形結(jié)構(gòu)特征，以及無人機陣列回傳的水災感知數(shù)據(jù)進行人員軌跡預測，輸出預設時區(qū)內(nèi)若干個子區(qū)域的預測人員密度；

13、危險系數(shù)預測模塊，用于根據(jù)所述水災感知數(shù)據(jù)，以及當前災情變化信息進行災害風險評估，輸出預設時區(qū)內(nèi)若干個子區(qū)域的預測危險系數(shù)；

14、傳輸優(yōu)先度確定模塊，用于基于若干個預測人員密度和若干個預測危險系數(shù)分析確定若干個數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先度，以及若干個數(shù)據(jù)采集分辨率；

15、傳輸優(yōu)先度補償模塊，用于根據(jù)若干個數(shù)據(jù)傳輸距離對所述若干個數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先度進行補償，輸出若干個數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先系數(shù)；

16、傳輸策略優(yōu)化模塊，用于以最小化整體傳輸時延為目的，根據(jù)所述若干個數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先系數(shù)和若干個數(shù)據(jù)采集分辨率進行多鏈路傳輸策略優(yōu)化，輸出最優(yōu)傳輸方案，進行所述預設時區(qū)內(nèi)的無人機數(shù)據(jù)傳輸控制。

17、通過實施本發(fā)明，可以實現(xiàn)，根據(jù)水災覆蓋區(qū)域的災前失蹤人員分布、地形結(jié)構(gòu)特征，以及無人機陣列回傳的水災感知數(shù)據(jù)進行人員軌跡預測，輸出預設時區(qū)內(nèi)若干個子區(qū)域的預測人員密度，通過精準預測人員在不同子區(qū)域的分布密度，為后續(xù)確定數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)先級提供了關(guān)鍵依據(jù)，有助于無人機重點關(guān)注人員可能密集的區(qū)域，提高救援的針對性；

18、根據(jù)所述水災感知數(shù)據(jù)，以及當前災情變化信息進行災害風險評估，輸出預設時區(qū)內(nèi)若干個子區(qū)域的預測危險系數(shù)，能夠明確各子區(qū)域的危險程度，讓救援方提前知曉哪些區(qū)域的災害風險較高，為數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先級的判定增加了重要參考因素，便于優(yōu)先處理高風險區(qū)域的數(shù)據(jù)；

19、基于若干個預測人員密度和若干個預測危險系數(shù)分析確定若干個數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先度，以及若干個數(shù)據(jù)采集分辨率，使數(shù)據(jù)傳輸有了明確的先后順序，優(yōu)先度高的區(qū)域能更快傳輸數(shù)據(jù)；同時，數(shù)據(jù)采集分辨率與優(yōu)先度正相關(guān)，確保了關(guān)鍵區(qū)域數(shù)據(jù)的采集質(zhì)量，避免了無差別采集造成的資源浪費；

20、根據(jù)若干個數(shù)據(jù)傳輸距離對所述若干個數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先度進行補償，輸出若干個數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先系數(shù)，考慮了傳輸距離對數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊懀嚯x不同會導致傳輸難度和時延存在差異，通過補償使優(yōu)先系數(shù)更加合理，進一步優(yōu)化了數(shù)據(jù)傳輸?shù)呐判颍?/p>

21、以最小化整體傳輸時延為目的，根據(jù)所述若干個數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先系數(shù)和若干個數(shù)據(jù)采集分辨率進行多鏈路傳輸策略優(yōu)化，輸出最優(yōu)傳輸方案，進行所述預設時區(qū)內(nèi)的無人機數(shù)據(jù)傳輸控制，能夠最大程度地降低整體數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r延，確保關(guān)鍵數(shù)據(jù)及時回傳，提高救援響應速度，同時合理利用帶寬資源，避免浪費。

22、綜上所述，通過實施本發(fā)明，可以實現(xiàn)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的及時回傳，減少了數(shù)據(jù)傳輸延遲，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男剩侠砝昧藥捹Y源，從而提升了災區(qū)救援的效率和質(zhì)量。