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(jī)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(zāi)等災(zāi)害救援中，無人機(jī)常被用于人員搜索等任務(wù)，通過多鏈路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，將無人機(jī)采集到的災(zāi)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(zāi)區(qū)的實(shí)際情況。存在著無法根據(jù)實(shí)際救援場(chǎng)景配置相匹配的多鏈路數(shù)據(jù)傳輸方案，導(dǎo)致帶寬資源浪費(fèi)、數(shù)據(jù)傳輸延遲的技術(shù)問題，影響了災(zāi)區(qū)救援的效率和質(zhì)量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中多鏈路通信無法根據(jù)實(shí)際救援場(chǎng)景配置相匹配的多鏈路數(shù)據(jù)傳輸方案，導(dǎo)致帶寬資源浪費(fèi)、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(jī)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(jī)數(shù)據(jù)傳輸中的優(yōu)化方法，包括：根據(jù)水災(zāi)覆蓋區(qū)域的災(zāi)前失蹤人員分布、地形結(jié)構(gòu)特征，以及無人機(jī)陣列回傳的水災(zāi)感知數(shù)據(jù)進(jìn)行人員軌跡預(yù)測(cè)，輸出預(yù)設(shè)時(shí)區(qū)內(nèi)若干個(gè)子區(qū)域的預(yù)測(cè)人員密度；根據(jù)所述水災(zāi)感知數(shù)據(jù)，以及當(dāng)前災(zāi)情變化信息進(jìn)行災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，輸出預(yù)設(shè)時(shí)區(qū)內(nèi)若干個(gè)子區(qū)域的預(yù)測(cè)危險(xiǎn)系數(shù)；基于若干個(gè)預(yù)測(cè)人員密度和若干個(gè)預(yù)測(cè)危險(xiǎn)系數(shù)分析確定若干個(gè)數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先度，以及若干個(gè)數(shù)據(jù)采集分辨率；根據(jù)若干個(gè)數(shù)據(jù)傳輸距離對(duì)所述若干個(gè)數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先度進(jìn)行補(bǔ)償，輸出若干個(gè)數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先系數(shù)；以最小化整體傳輸時(shí)延為目的，根據(jù)所述若干個(gè)數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先系數(shù)和若干個(gè)數(shù)據(jù)采集分辨率進(jìn)行多鏈路傳輸策略優(yōu)化，輸出最優(yōu)傳輸方案，進(jìn)行所述預(yù)設(shè)時(shí)區(qū)內(nèi)的無人機(jī)數(shù)據(jù)傳輸控制。
4、可選的，根據(jù)水災(zāi)覆蓋區(qū)域的災(zāi)前失蹤人員分布、地形結(jié)構(gòu)特征，以及無人機(jī)陣列回傳的水災(zāi)感知數(shù)據(jù)進(jìn)行人員軌跡預(yù)測(cè)，輸出預(yù)設(shè)時(shí)區(qū)內(nèi)若干個(gè)子區(qū)域的預(yù)測(cè)人員密度，包括：將所述水災(zāi)覆蓋區(qū)域劃分為若干個(gè)搜索子區(qū)域，并配置若干架無人機(jī)搭建無人機(jī)陣列，其中，每個(gè)搜索子區(qū)域配置一架無人機(jī)；通過所述若干架無人機(jī)分別采集獲取所述若干個(gè)搜索子區(qū)域的洪水覆蓋區(qū)域和水位高度，作為水災(zāi)感知數(shù)據(jù)，得到若干個(gè)水災(zāi)感知數(shù)據(jù)；根據(jù)水災(zāi)覆蓋區(qū)域的災(zāi)前失蹤人員分布、地形結(jié)構(gòu)特征和所述若干個(gè)水災(zāi)感知數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)設(shè)時(shí)區(qū)的人員軌跡預(yù)測(cè)，輸出若干個(gè)預(yù)測(cè)人員密度。
5、其中，根據(jù)水災(zāi)覆蓋區(qū)域的災(zāi)前失蹤人員分布、地形結(jié)構(gòu)特征和所述若干個(gè)水災(zāi)感知數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)設(shè)時(shí)區(qū)的人員軌跡預(yù)測(cè)，輸出若干個(gè)預(yù)測(cè)人員密度，包括：利用大數(shù)據(jù)檢索獲取多條歷史水災(zāi)記錄數(shù)據(jù)，處理得到樣本數(shù)據(jù)訓(xùn)練深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，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(zāi)前失蹤人員分布、樣本地形結(jié)構(gòu)特征、樣本水災(zāi)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(zāi)前失蹤人員分布、地形結(jié)構(gòu)特征和所述若干個(gè)水災(zāi)感知數(shù)據(jù)進(jìn)行人員軌跡預(yù)測(cè)，輸出若干個(gè)預(yù)測(cè)人員密度。
6、可選的，基于若干個(gè)預(yù)測(cè)人員密度和若干個(gè)預(yù)測(cè)危險(xiǎn)系數(shù)分析確定若干個(gè)數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先度，以及若干個(gè)數(shù)據(jù)采集分辨率，包括：配置動(dòng)態(tài)權(quán)重占比，其中，所述動(dòng)態(tài)權(quán)重占比包括人員密度權(quán)重和危險(xiǎn)系數(shù)權(quán)重，所述人員密度權(quán)重和所述危險(xiǎn)系數(shù)權(quán)重之和為1，所述人員密度權(quán)重隨著救援時(shí)長的增加而增加；按照所述動(dòng)態(tài)權(quán)重占比，根據(jù)所述若干個(gè)預(yù)測(cè)人員密度和若干個(gè)預(yù)測(cè)危險(xiǎn)系數(shù)評(píng)估確定若干個(gè)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(yù)測(cè)人員密度、預(yù)測(cè)危險(xiǎn)系數(shù)正相關(guān)；根據(jù)所述若干個(gè)數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先度配置若干個(gè)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(gè)數(shù)據(jù)傳輸距離對(duì)所述若干個(gè)數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先度進(jìn)行補(bǔ)償，輸出若干個(gè)數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先系數(shù)，包括：獲取若干個(gè)無人機(jī)在預(yù)設(shè)時(shí)區(qū)內(nèi)的若干個(gè)搜索路徑，分別計(jì)算所述若干個(gè)搜索路徑與云服務(wù)器的相對(duì)數(shù)據(jù)傳輸距離，得到若干個(gè)數(shù)據(jù)傳輸距離；對(duì)所述若干個(gè)數(shù)據(jù)傳輸距離進(jìn)行均值計(jì)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(shè)為調(diào)整系數(shù)，得到若干個(gè)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(bǔ)償系數(shù)，根據(jù)所述若干個(gè)調(diào)整系數(shù)計(jì)算得到若干個(gè)補(bǔ)償系數(shù)，其中，常數(shù)為0.2；根據(jù)所述若干個(gè)補(bǔ)償系數(shù)對(duì)所述若干個(gè)數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先度進(jìn)行補(bǔ)償，輸出若干個(gè)數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先系數(shù)。
8、其中，以最小化整體傳輸時(shí)延為目的，根據(jù)所述若干個(gè)數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先系數(shù)和若干個(gè)數(shù)據(jù)采集分辨率進(jìn)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(gè)搜索路徑和若干個(gè)數(shù)據(jù)采集分辨率分析得到若干個(gè)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸量；將數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先系數(shù)設(shè)為數(shù)據(jù)傳輸延遲權(quán)重，得到若干個(gè)數(shù)據(jù)傳輸延遲權(quán)重；以最小化整體傳輸時(shí)延為目的，根據(jù)所述若干個(gè)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸量和若干個(gè)數(shù)據(jù)傳輸延遲權(quán)重進(jìn)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(shí)延為目的，根據(jù)所述若干個(gè)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸量和若干個(gè)數(shù)據(jù)傳輸延遲權(quán)重進(jìn)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(jī)生成多個(gè)數(shù)據(jù)傳輸策略；隨機(jī)選取第一數(shù)據(jù)傳輸策略，根據(jù)所述若干個(gè)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸量、若干個(gè)數(shù)據(jù)傳輸延遲權(quán)重和第一數(shù)據(jù)傳輸策略進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸仿真，輸出第一整體傳輸時(shí)延，并依次分析得到多個(gè)整體傳輸時(shí)延；按照整體傳輸時(shí)延由小到大對(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)傳輸策略進(jìn)行排列，并將數(shù)據(jù)傳輸策略設(shè)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(jìn)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(jìn)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(gè)解設(shè)為優(yōu)解，后k個(gè)解設(shè)為劣解，得到j(luò)個(gè)優(yōu)解和k個(gè)劣解，其中，k為j的n倍，n大于等于20；利用所述j個(gè)優(yōu)解對(duì)所述k個(gè)劣解進(jìn)行隨機(jī)等值聚類，得到j(luò)個(gè)解集，并在每個(gè)解集內(nèi)，以優(yōu)解為尋優(yōu)方向，按照預(yù)設(shè)尋優(yōu)步長對(duì)解集內(nèi)的劣解進(jìn)行調(diào)整，得到j(luò)個(gè)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(jī)選取任一數(shù)據(jù)傳輸策略進(jìn)行替換；識(shí)別所述j個(gè)更新解集，若同一更新解集內(nèi)的劣解的整體傳輸時(shí)延小于等于優(yōu)解的整體傳輸時(shí)延，則利用劣解替換優(yōu)解；進(jìn)行迭代尋優(yōu)，直至達(dá)到預(yù)設(shè)尋優(yōu)次數(shù)，輸出j個(gè)當(dāng)前更新解集，并選取最優(yōu)更新解集的優(yōu)解設(shè)為最優(yōu)傳輸方案，其中，所述最優(yōu)更新解集為所述j個(gè)當(dāng)前更新解集中整體傳輸時(shí)延之和最小的當(dāng)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(jī)數(shù)據(jù)傳輸中的優(yōu)化系統(tǒng)，包括：
12、人員密度預(yù)測(cè)模塊，用于根據(jù)水災(zāi)覆蓋區(qū)域的災(zāi)前失蹤人員分布、地形結(jié)構(gòu)特征，以及無人機(jī)陣列回傳的水災(zāi)感知數(shù)據(jù)進(jìn)行人員軌跡預(yù)測(cè)，輸出預(yù)設(shè)時(shí)區(qū)內(nèi)若干個(gè)子區(qū)域的預(yù)測(cè)人員密度；
13、危險(xiǎn)系數(shù)預(yù)測(cè)模塊，用于根據(jù)所述水災(zāi)感知數(shù)據(jù)，以及當(dāng)前災(zāi)情變化信息進(jìn)行災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，輸出預(yù)設(shè)時(shí)區(qū)內(nèi)若干個(gè)子區(qū)域的預(yù)測(cè)危險(xiǎn)系數(shù)；
14、傳輸優(yōu)先度確定模塊，用于基于若干個(gè)預(yù)測(cè)人員密度和若干個(gè)預(yù)測(cè)危險(xiǎn)系數(shù)分析確定若干個(gè)數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先度，以及若干個(gè)數(shù)據(jù)采集分辨率；
15、傳輸優(yōu)先度補(bǔ)償模塊，用于根據(jù)若干個(gè)數(shù)據(jù)傳輸距離對(duì)所述若干個(gè)數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先度進(jìn)行補(bǔ)償，輸出若干個(gè)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(shí)延為目的，根據(jù)所述若干個(gè)數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先系數(shù)和若干個(gè)數(shù)據(jù)采集分辨率進(jìn)行多鏈路傳輸策略優(yōu)化，輸出最優(yōu)傳輸方案，進(jìn)行所述預(yù)設(shè)時(shí)區(qū)內(nèi)的無人機(jī)數(shù)據(jù)傳輸控制。
17、通過實(shí)施本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)，根據(jù)水災(zāi)覆蓋區(qū)域的災(zāi)前失蹤人員分布、地形結(jié)構(gòu)特征，以及無人機(jī)陣列回傳的水災(zāi)感知數(shù)據(jù)進(jìn)行人員軌跡預(yù)測(cè)，輸出預(yù)設(shè)時(shí)區(qū)內(nèi)若干個(gè)子區(qū)域的預(yù)測(cè)人員密度，通過精準(zhǔn)預(yù)測(cè)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(jí)提供了關(guān)鍵依據(jù)，有助于無人機(jī)重點(diǎn)關(guān)注人員可能密集的區(qū)域，提高救援的針對(duì)性；
18、根據(jù)所述水災(zāi)感知數(shù)據(jù)，以及當(dāng)前災(zāi)情變化信息進(jìn)行災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，輸出預(yù)設(shè)時(shí)區(qū)內(nèi)若干個(gè)子區(qū)域的預(yù)測(cè)危險(xiǎn)系數(shù)，能夠明確各子區(qū)域的危險(xiǎn)程度，讓救援方提前知曉哪些區(qū)域的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)較高，為數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先級(jí)的判定增加了重要參考因素，便于優(yōu)先處理高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的數(shù)據(jù)；
19、基于若干個(gè)預(yù)測(cè)人員密度和若干個(gè)預(yù)測(cè)危險(xiǎn)系數(shù)分析確定若干個(gè)數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先度，以及若干個(gè)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(shí)，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(fèi)；
20、根據(jù)若干個(gè)數(shù)據(jù)傳輸距離對(duì)所述若干個(gè)數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先度進(jìn)行補(bǔ)償，輸出若干個(gè)數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先系數(shù)，考慮了傳輸距離對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊懀嚯x不同會(huì)導(dǎo)致傳輸難度和時(shí)延存在差異，通過補(bǔ)償使優(yōu)先系數(shù)更加合理，進(jìn)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(shí)延為目的，根據(jù)所述若干個(gè)數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先系數(shù)和若干個(gè)數(shù)據(jù)采集分辨率進(jìn)行多鏈路傳輸策略優(yōu)化，輸出最優(yōu)傳輸方案，進(jìn)行所述預(yù)設(shè)時(shí)區(qū)內(nèi)的無人機(jī)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(shí)延，確保關(guān)鍵數(shù)據(jù)及時(shí)回傳，提高救援響應(yīng)速度，同時(shí)合理利用帶寬資源，避免浪費(fèi)。
22、綜上所述，通過實(shí)施本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的及時(shí)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(zāi)區(qū)救援的效率和質(zhì)量。