一种考虑通信延迟的拓扑序列时间差求解方法技术

本发明专利技术涉及一种考虑通信延迟的拓扑序列时间差求解方法，包括：获取空中无人系统的拓扑序列和地面无人系统的拓扑序列；将所述空中无人系统的拓扑序列或所述地面无人系统的拓扑序列进行倒序处理，获取对应节点的相似度序列；基于所述相似度序列,计算拓扑序列延迟时间。本发明专利技术针对通信延迟导致两个系统采集的信号时间不同步的问题，本发明专利技术提出在时间尺度相同的条件下，采用将两个时间序列倒叙匹配的方法，求解两个不同步时间序列的时间差，从而实现不同步时间序列的时间对准。现不同步时间序列的时间对准。现不同步时间序列的时间对准。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑通信延迟的拓扑序列时间差求解方法


[0001]本专利技术涉及通信延迟的信号融合处理
，特别是涉及一种考虑通信延迟的拓扑序列时间差求解方法。

技术介绍

[0002]动态时间规划(DTW)是一种匹配两个时间不对准的相似度序列并计算相似度的方法，可用于两个时间序列的时间对准。动态时间规划常用于语音识别领域，主要原理如下：
[0003]如图1所示，动态时间规划把时间序列进行局部放缩，以达到更好的对其效果。两条实线代表两个时间序列，时间序列之间的虚线代表两个序列通过动态时间规划算法产生的匹配。DTW定义虚线为两个数据点匹配的相似度，通过计算所有虚线的总和获取两个时间序列的相似度。当两个时间序列的所有数据都具有相同的时间延迟时，虚线两个端点的横坐标可用于计算数据的时间延迟，通常取所有虚线两端点横坐标差值的均值作为两个时间序列的时间差。令要计算相似度的两个时间序列的为Q＝{q1,q2,...,q
m
}和C＝{q1,q2,...,q
n
}，则两个时间序列的长度分别为m和n。用一个m
×
n代价矩阵D
m
×
n
来储存两个时间序列各个数据点的“距离”，并在代价矩阵D
m
×
n
中规划一个warping路径。路径会穿过整个矩阵，路径上的第k个元素标视为w
k
＝(i,j)
k
，w
k
的横纵坐标代表两个数据序列对齐的点索引。warping路径必须是从w1＝(1,1)1开始，到w
k
＝(m,n)
k
结尾，以保证Q和C中的每个坐标都在warping路径中出现。另外，w(i,j)中的i和j必须是单向增加的，即
[0004]w
k
＝(i,j),w
k+1
＝(i',j'),i≤i'≤i+1,j≤j'≤j+1
[0005]根据代价矩阵D
m
×
n
获取规整路径的方法为：
[0006]D(i,j)＝Dist(i,j)+min[D(i
‑
1,j),D(i,j
‑
1),D(i
‑
1,j
‑
1)][0007]动态时间规划能够用于求解两个时间序列的相似度和延迟时间差，但是该方法也存在一个较大的缺陷，当时间序列长度较长时，代价矩阵D
m
×
n
的计算时间复杂度为Q(n2)，需要消耗大量的计算资源。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种考虑通信延迟的拓扑序列时间差求解方法，针对通信延迟导致两个系统采集的信号在时间不同步的问题，本专利技术提出在时间尺度相同的条件下，采用将两个时间序列倒叙匹配的方法，求解两个不同步时间序列的时间差，从而实现不同步时间序列的时间对准。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0010]一种考虑通信延迟的拓扑序列时间差求解方法，包括：
[0011]获取空中无人系统的拓扑序列和地面无人系统的拓扑序列；
[0012]将所述空中无人系统的拓扑序列或所述地面无人系统的拓扑序列进行倒序处理，获取相似度序列；
[0013]基于所述相似度序列,计算拓扑序列延迟时间。
[0014]可选地，获取所述相似度序列包括：
[0015]对所述空中无人系统的拓扑序列和所述地面无人系统的拓扑序列进行频率判断，判断所述空中无人系统的拓扑序列和所述地面无人系统的拓扑序列的数据更新频率是否相同，若相同，则基于滑动时间窗口提取预设初始值内的所述空中无人系统的拓扑序列和所述地面无人系统的拓扑序列，获取第一拓扑子序列和第二拓扑子序列，将所述第一拓扑子序列或第二拓扑子序列进行倒置处理，计算对应拓扑结构相似度，获取所述相似度序列；若不相同，则对所述空中无人系统的拓扑序列和所述地面无人系统的拓扑序列进行就近匹配，计算关联相似度，获取所述相似度序列。
[0016]可选地，对所述空中无人系统的拓扑序列和所述地面无人系统的拓扑序列进行就近匹配，计算关联相似度包括：
[0017]对所述空中无人系统的拓扑序列和所述地面无人系统的拓扑序列进行高低频率判断，更新频率高的拓扑序列为高频拓扑序列，更新频率低的拓扑序列为低频拓扑序列，将所述低频拓扑序列或所述高频拓扑序列进行倒序处理，并对所述低频拓扑序列进行划分，取每两个所述低频拓扑序列的数据点之间的中点，当所述高频拓扑序列的数据点落在任一所述低频拓扑序列的数据点两侧时，均与所述低频拓扑序列的数据点的拓扑结构进行匹配，并分别获取所述低频拓扑序列的数据点和所述高频拓扑序列的数据点的关联相似度。
[0018]可选地，获取所述相似度序列的方法为：
[0019]L
i
(j)＝f(A
i
(j),B
i
(t
‑
j))
[0020]其中，L
i
(j)为相似度计算函数，A
i
(j)为拓扑序列A
i
的第j个拓扑结构，B
i
(t
‑
j)为拓扑序列B
i
的倒数第j个拓扑结构，i为提取的拓扑序列的时刻，j为拓扑序列中节点的索引。
[0021]可选地，对所述相似度序列进行计算包括：
[0022]获取所述第一拓扑子序列和第二拓扑子序列的相同时间拓扑，即第一拓扑和第二拓扑，计算所述第一拓扑和第二拓扑的相似度，当到达所述预设初始值的端值时，停止计算并获得所述第一拓扑子序列的相似度和第二拓扑子序列的相似度，基于所述第一拓扑子序列的相似度和第二拓扑子序列的相似度，获取所述拓扑序列延迟时间。
[0023]可选地，基于所述第一拓扑子序列的相似度和第二拓扑子序列的相似度，获取所述拓扑序列延迟时间包括：
[0024]对所述第一拓扑子序列的相似度和第二拓扑子序列的相似度进行判断，对判断后的所述第一拓扑子序列的相似度和第二拓扑子序列的相似度进行计算，获取对应均值序列，基于所述均值序列获取相似度最大值的位置，对所述相似度最大值的位置进行计算，获取所述拓扑序列延迟时间。
[0025]可选地，对判断后的所述第一拓扑子序列的相似度和第二拓扑子序列的相似度进行计算的方法为：
[0026][0027]其中，L(j)为得到的所有拓扑相似度中，第j个节点的相似度均值，k为提取的第一拓扑序列总数，L
i
(j)为第i个拓扑相似度序列的第j个值，i为拓扑相似度序列的编号，j为拓扑相似度序列中每个相似度的索引。
[0028]可选地，获取所述拓扑序列延迟时间的方法为：
[0029][0030]其中，Δt为第一时间序列超前第二序列的时间差，t为相似度序列的总长度，l
idx
为相似度序列中相似度最大值的位置索引。
[0031]本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑通信延迟的拓扑序列时间差求解方法，其特征在于，包括：获取空中无人系统的拓扑序列和地面无人系统的拓扑序列；将所述空中无人系统的拓扑序列或所述地面无人系统的拓扑序列进行倒序处理，获取相似度序列；基于所述相似度序列,计算拓扑序列延迟时间。2.根据权利要求1所述的考虑通信延迟的拓扑序列时间差求解方法，其特征在于，获取所述相似度序列包括：对所述空中无人系统的拓扑序列和所述地面无人系统的拓扑序列进行频率判断，判断所述空中无人系统的拓扑序列和所述地面无人系统的拓扑序列的数据更新频率是否相同，若相同，则基于滑动时间窗口提取预设初始值内的所述空中无人系统的拓扑序列和所述地面无人系统的拓扑序列，获取第一拓扑子序列和第二拓扑子序列，将所述第一拓扑子序列或第二拓扑子序列进行倒置处理，计算对应拓扑结构相似度，获取所述相似度序列；若不相同，则对所述空中无人系统的拓扑序列和所述地面无人系统的拓扑序列进行就近匹配，计算关联相似度，获取所述相似度序列。3.根据权利要求2所述的考虑通信延迟的拓扑序列时间差求解方法，其特征在于，对所述空中无人系统的拓扑序列和所述地面无人系统的拓扑序列进行就近匹配，计算关联相似度包括：对所述空中无人系统的拓扑序列和所述地面无人系统的拓扑序列进行高低频率判断，更新频率高的拓扑序列为高频拓扑序列，更新频率低的拓扑序列为低频拓扑序列，将所述低频拓扑序列或所述高频拓扑序列进行倒序处理，并对所述低频拓扑序列进行划分，取每两个所述低频拓扑序列的数据点之间的中点，当所述高频拓扑序列的数据点落在任一所述低频拓扑序列的数据点两侧时，均与所述低频拓扑序列的数据点的拓扑结构进行匹配，并分别获取所述低频拓扑序列的数据点和所述高频拓扑序列的数据点的关联相似度。4.根据权利要求2所述的考虑通信延迟的拓扑序列时间差求解方法，其特征在于，获取所述相似度序列的方法为：L
i
(j)＝f(A
i
(j),B
i
(t
‑
j))其中，L
i
(j)...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛轶峰，李旭东，贾圣德，马兆伟，吴立珍，李杰，王菖，邹飞，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：