[發明專利]一種基于反饋的Bats Code的無人機圖像傳輸方法

有效

• 申請號: 201910524818.6
• 申請日: 2019-06-07
• 公開（公告）號: CN110191248B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 王臣璽;史治平;孫紅霞;張茜
• 申請（專利權）人: 天府新區西南交通大學研究院;公安消防部隊高等專科學校
• 主分類號: H04N1/00
• 分類號: H04N1/00;H04N1/41;H04L1/00
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

1.一種基于反饋的Bats Code的無人機圖像傳輸方法，所述Bats Code為將噴泉碼和網絡編碼相結合的編譯碼方案，其特征在于，所述圖像傳輸方法包括以下步驟：

a.將無人機A的攝像頭采集的圖像由三維數據轉換為二維數據并進行分裝組包，即D_(L,T,N)→D′_(L,K)，其中K＝T*N，表示二維數據的列數；N表示三原色的數目，等于3；L、T分別表示每種顏色所對應子矩陣的行數和列數；將得到的二維數據按列分裝組包，從而得到K個長度為L的原始信息包；根據估計的信道狀況、信息包的數目K以及batch的長度M，計算出相應的度分布；隨后進行第1次編碼傳輸，使用偽隨機序列生成器產生生成矩陣G以及參與編碼的信息包包號，將被選擇的信息包進行噴泉碼編碼，以M個編碼包為單位組成一個batch，其中，第i個batch的生成過程表示如下：

X_i＝B_i·G_i

其中B_i為根據度分布隨機選出的d個信息包，G_i為生成矩陣，維度為d×M，X_i為生成的batch；

無人機A按照上述編碼方法，根據信道估計情況，將一定數量的編碼包廣播出去；

b.中繼無人機B將接收到的編碼包并進行奇偶校驗后，以batch為單位進行分組；分組后，首先在batch內統計信源到中繼階段的丟包信息，記為Flag symbol；然后，使用偽隨機序列生成器產生轉移矩陣H，通過對batch內編碼包的線性組合實現隨機線性網絡編碼，重新生成M個編碼包；第i個batch的內碼編碼過程表示如下：

Y_i＝X′_i·H_i＝(B_i·G_i)·E_loss1·H_i

其中X′_i為中繼接收到的第i個batch，E_loss1為對角線元素為Flag symbol的單位陣，H_i為轉移矩陣，維度為dim(X′_i,2)×M，Y_i為重新生成的batch；

c.地面接收機或無人機C接收編碼包并進行奇偶校驗后，以batch為單位進行分組；然后，在batch內統計中繼到接收機階段的丟包信息，記為Flag loss；隨后，將偽隨機序列發生器的初始狀態分別設置為信源和中繼處的偽隨機序列發生器的初始狀態，產生與信源處相同的生成矩陣G、關聯包信息Pos，與和中繼處相同的轉移矩陣H；根據Flag symbol和Flagloss，模擬系數矩陣過信道的過程；第i個batch的系數矩陣GH_i表示如下

GH_i＝G_i·E_loss1·H_i·E_loss2

其中，E_loss2為對角線元素為Flag loss的單位陣；

在接收完發送的編碼包后，地面接收機或接收無人機開始BP譯碼，即尋找秩等于度的batch，找到后通過高斯消元進行譯碼，隨后將已譯出的信息包帶入與其相關聯的其余batch中進行消除更新；更新后，再次執行步驟c，直至找不到滿足秩等于度的batch，譯碼結束；

譯碼結束后，將譯出的信息包的數據由二維數據轉換為三維數據，恢復圖像；若圖像完全恢復，則反饋ACK信號到無人機A；若圖像未完全恢復，地面接收機或接收無人機在未譯出的信息包中尋找度最大的，并將其包號反饋給無人機A；

d.無人機A若收到反饋的ACK信號，則停止編碼和發送編碼包；若收到的是包號，則進行第2次編碼傳輸：將該信息包以度為1的batch的形式，連同一定數量的新的編碼包廣播出去；對于第i次傳輸的編碼包，i≥2，中繼接收機B對其的處理過程與步驟b一致；而對直傳batch進行奇偶校驗后，直接轉發，不進行內碼編碼；而地面接收機或無人機C對其的接收處理過程與步驟c的操作一致，但譯碼時，首先將接收到的直傳數據包視為已譯出的信息包，連同之前已譯出的信息包，對接收到的batch先進行一次消除更新，然后再進行BP譯碼；譯碼后再按照步驟c中的原則進行反饋；按照上述步驟a-d一直循環進行，直至無人機A收到ACK信號或者反饋次數到達設定的上限值。