[發明專利]基于半監督學習算法的無人機通信頻段分配系統及方法

有效

• 申請號: 202110389059.4
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113301654B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 李新波;關博;崔浩;李卓;孫子鳳;苗順程
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H04W72/04
• 分類號: H04W72/04
• 代理公司: 長春市吉利專利事務所(普通合伙) 22206
• 代理人: 王楠楠;李曉莉

本發明公開了一種基于半監督學習算法的無人機通信頻段分配系統及方法，系統包括地面控制中心和機載控制端，方法為首先地面控制中心對預使用頻段進行頻譜掃描，并判斷該頻段上是否存在干擾，若該頻段存在干擾，則跳轉至下一頻段繼續進行頻譜掃描，通過這種方法以確定無人機在正式飛行之前能夠良好的與地面控制中心完成通信。然后，在無人機正常工作時利用無人機自身的機載控制端對當前無人機通信頻段信息與工作情況進行循環檢測，并對其他頻段的空閑狀況進行預測，在當前通信頻段受到干擾時，能夠快速的進行頻段切換，避免無人機的正常遙測信息與數據傳輸受到不必要的干擾，從而提高無人機的工作效率與抗干擾性。

技術領域

本發明涉及無人機通信技術領域，更具體地，涉及一種基于半監督學習算法的無人機通信頻段分配系統及方法。

背景技術

近年來，人工智能技術逐漸完善，推動著無人機行業快速發展，伴隨著無人機應用場景的不斷拓展，無人機在民用領域的航拍、無線圖傳、環境監測與工業測繪等方面得到了廣泛的應用。當前，國家對于專用的航空航天飛行器已經留有專用的頻譜劃分頻段，而民用無人機只能利用傳統工業、電訊業和醫療頻段來完成與地面的實時測控與信息圖傳，其中，433MHz-440MHz、840.5MHz-845MHz、1.438GHz-1.44GHz、2.4GHz-2.44GHz都是可以利用的免費公開頻段，433MHz及以下頻段很難滿足無人機實現高清圖傳的帶寬要求。通信頻段固定的無人機在使用過程中，很容易受到其他干擾信號的影響，很可能會造成無人機通訊中斷、圖像傳輸失敗、遙控信息失靈等現象。

中國專利文獻中公開了一種無人機匯聚網絡信道資源分配的方法和裝置，詳見公布號CN111182640A，將無人機的通信信道按時間等間隔的劃分成時幀，并將該方法應用于中心無人機為各業務無人機分配任務，在分配信道資源時，綜合考慮了無線網絡的狀態，從而保障了無人機的通信、視頻類業務的實時性和有效性。

中國專利文獻中公開了一種支持不同QoS的無人機信道資源分配方法，詳見公布號CN112040440A，該方法中包含了移動預測、流量測試、為視頻傳輸及其他業務分配資源等步驟，根據無人機的業務流量需求來分配信道資源，保障了視頻業務的帶寬需要，同時也避免了無人機移動而產生的鏈路中斷。

如何能對無人機預使用的通信頻段進行高效且低成本地干擾信號檢測與識別，并對通信頻段進行快速分配及切換，是當前保證無人機信息傳輸質量和提高無人機通信抗干擾性的一個難題。

上述提及的“一種無人機匯聚網絡信道資源分配的方法和裝置”，該方法僅應用于工作狀態下的中心無人機與其他各業務無人機之間的通信，中心無人機將業務數據按類型進行分類，根據不同的業務需求來對各無人機分配合適的信道。其僅優先保障視頻業務，而且如分配的頻段上存在干擾，視頻傳輸質量仍會受到影響。

上述提及的“一種支持不同QoS的無人機信道資源分配方法”，該方法在為無人機分配通信頻段前，會根據通信需求所需要的最小帶寬來計算出最小傳輸時間，而實際分配值需要根據下個時幀信道的擁塞情況來調整，如果當前通信信道資源比較緊張，則可能會盡量減少分配值從而為其他業務騰出更多的信道資源。

發明內容

本發明的目的是：針對當前無人機通信頻段容易受到噪聲干擾以及應對方法不足的情況，而提出了一種基于半監督學習算法的無人機通信頻段分配系統及方法。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：基于半監督學習算法的無人機通信頻段分配系統，包括地面控制中心和機載控制端，所述機載控制端安裝在無人機上；其特征在于：所述地面控制中心和機載控制端均包括相同的無線通信模塊和頻譜感知模塊，地面控制中心的無線通信模塊與機載控制端的無線通信模塊無線連接；頻譜感知模塊用于對無人機所有可用頻段的頻譜進行感知，以得到無人機所占用頻段以及預占用頻段的頻譜數據；