[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

本發明屬于無人機通信技術領域，涉及一種基于反饋的Bats Code的無人機圖像傳輸方法。本發明是基于反饋的低復雜度網絡編碼(Bats Code)在無人機圖像傳輸上的一種應用設計，適用于網絡層及其上層。Bats Code可靠性高且復雜度低，但其存在系數開銷大且在譯碼后期譯碼開銷大等缺點，使得實際應用起來存在各種問題。因此，本發明針對這兩個主要缺點提出了一種基于反饋的Bats Code的無人機圖像傳輸方案。該方案同直接傳輸相比，提高了傳輸的可靠性；同傳統的Bats Code相比，能通過一定次數的反饋使得譯碼成功率得到進一步提升的同時降低了系數開銷，提高傳輸效率。

技術領域

本發明屬于無人機通信技術領域，涉及一種基于反饋的Bats Code的無人機圖像傳輸方法。

背景技術

在日趨復雜的電磁環境的影響下，圖像傳輸作為無人機通信系統的關鍵部分，其抗干擾性能的好壞直接影響著無人機效能的發揮。目前大多數無人機的通信距離為5～10km，通信距離的限制導致無人機間或無人機與地面接收機無法直接進行遠距離通信，從而通過中繼加以實現。因此，遠距離無人機通信系統通常由無人機、中繼(無人機或者其它設備)和地面接收機或者無人機構成。考慮到無人機通信所要求的信道編碼算法簡單，復雜度低、可靠性高和實時性高等特點，研究和分析適合遠距離無人機通信的信道編碼方案，設計切實可行的無人機圖像傳輸方法，對于提高無人機在無線信道中傳輸信號的可靠性，改善無人機通信系統的性能具有非常重要的作用和意義。

目前，無人機與地面接收機之間的信道編碼常采用Turbo碼、LDPC碼等。但Turbo碼和LDPC碼存在復雜度高、實時性差、硬件成本高等問題。對于遠距離通信，在中繼節點采用直接存儲轉發的方式會造成數據丟失的累積，從而使譯碼性能較差。因此，有人提出了一種基于LDPC碼和物理層網絡編碼的聯合信道編碼方案，解決了中繼節點處數據丟失累積的問題。但此方案存在復雜度高、系數開銷大且LDPC碼在高信噪比下會出現錯誤平層的問題。而批量稀疏碼(Bats Code)作為基于噴泉碼和網絡編碼的聯合編碼方案，不僅可以解決上述問題，還具有無碼率、復雜度低、吞吐量高、安全性高等優點，但將其應用到無人機通信中還面臨著諸多問題。其中最主要的問題是系數開銷較大，導致傳輸效率低。

發明內容

本發明的目的是針對上述問題，提出一種基于反饋的Bats Code的無人機圖像傳輸方案，適用于網絡層及其上層。

為了便于理解，首先對本發明采用的部分技術原理進行如下說明。

Bats Code是一種將噴泉碼和網絡編碼相結合的一種新型編譯碼方案，由內碼和外碼構成。其中，外碼為噴泉碼編碼，內碼為隨機線性網絡編碼。其基本思想是在發送端把將要傳送的信息數據分成特定長度的源信息包，根據度分布函數選出源信息包并對其進行噴泉碼編碼，生成以batch為單位的數據包在信道上進行傳輸。在中間節點，對接收到的batch進行batch內部的隨機線性網絡編碼后，再傳輸到接收端。在經過信道傳輸后，接收端不需要考慮信道條件只要保證接收到足夠數量的batch，就一定可以成功譯碼從而恢復要傳送的源信息。下面將主要介紹Bats Code基本的編譯碼形式。

1.Bats Code編碼

Bats Code編碼分為外碼編碼和內碼編碼。外碼編碼為噴泉碼編碼，在信源節點處進行；內碼編碼為隨機線性網絡編碼，在中間節點進行。Bats Code的整個編碼過程的如圖1所示。

外碼編碼生成一個batch的過程，可以表示為：

X_i＝B_iG_i

其中B_i為根據度分布隨機選出的d個數據包，G_i為生成矩陣，維度為d×M，X_i為生成的batch。