【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无人艇领域，具体涉及一种面向无人艇集群的多路径融合数据传输方法。
技术介绍
1、近年来，随着无人艇技术的快速演进，无人艇集群已经在海洋勘测、环境监测、水下探测等领域展现出了广泛的应用前景。由于海洋环境的高度复杂性和多变性，以及无线通信信号的不稳定性，传统的单一通信路径在应对无人艇集群大规模数据传输和多个无人艇协同作业的需求时，显现出了一系列的限制。这些限制可能包括传输速率的不足，通信中断可能性的增加，以及数据传输可靠性的下降等问题。这些问题不仅可能影响任务的顺利执行，还可能导致数据的丢失或错误，从而对任务成果和数据分析产生负面影响。因此，迫切需要一种创新的数据传输方法，能够有效克服传统方法的局限性，提高无人艇集群数据传输的性能。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种面向无人艇集群的多路径融合数据传输方法，实现在复杂海洋环境下无人艇集群间高效、稳定的数据传输。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的，一种面向无人艇集群的多路径融合数据传输方法，包括以下步骤：
3、步骤1，动态路径选择：无人艇集群中的每艘无人艇从多个通信路径中选择一组最佳通信路径；
4、步骤2，数据分割与编码：将待传输的数据根据步骤1选择的通信路径进行分割和编码；
5、步骤3，多路径传输：发送端无人艇通过步骤1中选择的多条通信路径同时传输数据包；
6、步骤4，数据包接收与融合：接收端无人艇同时接收多个路径传来的数据包，并
7、步骤5，通信质量监测：持续监测各路径的通信质量，包括信号强度、传输速率，动态调整数据传输策略；
8、步骤6，数据传输完成确认：发送端接收来自接收端的传输完成确认信号，确认数据完整传输。
9、优选的，步骤1中，无人艇数据传输动态路径选择的方法包括以下步骤：
10、步骤1.1，实时环境感知与通信质量监测：无人艇通过传感器实时感知周围环境，至少包括障碍物、信号强度和水流信息，同时持续监测各个通信路径的质量指标，至少包括信号强度、传输速率和丢包率；
11、步骤1.2，数据优先级分析：根据任务需求和数据的重要性，对不同类型的数据包分配优先级；
12、步骤1.3，路径候选生成：基于通信路径的状态信息和环境感知结果，生成多个候选通信路径；
13、步骤1.4，路径评估：对每条候选路径进行评估，评估因素至少包括通信质量、数据优先级和路径长度，为不同因素设定权重，获得最优路径；
14、步骤1.5，多因素优化：采用多目标优化方法，基于路径评估结果和权衡策略，获得平衡各种因素的最优通信路径；
15、步骤1.6，路径实施与动态调整：将优化得到的通信路径应用于实际传输中，同时实时监测通信质量和环境变化，如果通信质量下降或出现障碍物，动态调整路径确保数据的可靠传输；
16、步骤1.7，数据反馈与学习：无人艇在传输过程中收集通信质量数据和路径执行结果，用于改进路径选择策略，对后续数据传输进行优化。
17、优选的，在步骤1.1中，无人艇实时监测来自不同通信路径的信号强度，通过无人艇配置的传感器进行环境感知。
18、优选的，在步骤1.3中，路径评估至少包括通信质量评估、路径长度评估和环境适应性分析。
19、优选的，在步骤1.7中，无人艇根据实际传输情况和路径执行结果改进数据传输策略，进一步优化未来的数据传输；在数据传输过程中，无人艇记录每次数据传输的路径选择和执行结果，至少包括传输成功率和传输时延指标；将收集到的数据采用强化学习分析，通过分析大量数据来优化数据传输策略，使无人艇自动学习并做出决策。
20、优选的，步骤2中，数据分割与编码具体包括以下步骤：
21、步骤2.1，数据划分：将待传输的数据划分成适当大小的数据包；
22、步骤2.2，数据编码：采用前向纠错编码，在发送端对数据进行编码，将数据包中的信息转换成可传输形式，针对不同通信路径的特点，对数据进行特定编码，添加冗余信息，并对每个数据包添加唯一标识符。
23、优选的，在步骤4中，接收端无人艇同时从多个通信路径接收数据包，将接收到的数据包缓存在内存中，等待后续融合处理；采用数据包融合方法将来自不同路径的数据包进行合并，以还原原始的完整数据。
24、优选的，在步骤4中，采用时序插值法进行数据包融合，具体包括以下步骤：
25、步骤4.1，数据包接收：接收端无人艇同时从多个通信路径接收数据包，每个数据包均包含时间戳和对应的数据值；
26、步骤4.2，时间对齐：接收端通过时间戳的对齐和同步对来自不同路径的数据包进行时间对齐，将它们映射到一个统一的时间轴上；
27、步骤4.3，插值计算：对于某个时间点，如果只有部分路径上有数据包到达，采用拉格朗日插值法估计其他路径上相应时间点的数据值；
28、步骤4.4，估计算法：在执行插值时，采用加权平均法来考虑不同路径的数据权重；
29、步骤4.5，插值结果融合：将同一时间点上从不同路径上估计得到的数据值融合为一个值；
30、步骤4.6，数据完整性校验：接收端对插值后的数据进行校验，保证与其他已接收数据一致；
31、步骤4.7，自适应调整：根据实时通信环境的变化动态调整插值策略；
32、步骤4.8，接收端估计插值的误差，并根据实际情况进行修正。
33、优选的，步骤5中，通信质量监测至少包括如下过程：
34、(1)信号强度监测：接收端无人艇持续监测来自不同路径的信号强度；
35、(2)传输速率测量：接收端实时测量各个通信路径的传输速率，即数据包从发送端到接收端的传输速度；
36、(3)丢包率计算：接收端计算各个通信路径的丢包率；
37、(4)延迟测量：监测各路径数据传输的延迟；
38、(5)抖动监测：监测数据包传输的时间间隔变化，
39、(6)质量评估与权衡：接收端根据信号强度、传输速率、丢包率、延迟指标综合评估每个通信路径的通信质量；
40、(7)动态调整传输策略：，发送端基于通信质量监测的数据根据实时情况动态调整数据传输策略。
41、优选的，步骤6中，在数据传输过程中，接收端在成功接收并处理了所有数据包后，生成传输结束的标识或信号，表示数据已经完整地传输到接收端；接收端无人艇将传输结束的确认信号发送回发送端；发送端无人艇在接收到传输完成确认信号后，确认数据传输已经成功完成。
42、与现有技术相比，本专利技术具备以下优点：
43、本专利技术提供的一种面向无人艇集群的多路径融合数据传输方法，通过同时传输多个数据包，多路径融合方法可以显著提高数据传输速率，使无人艇集群能够更快地共享信息、进行任务协同和实时响应；同时动本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种面向无人艇集群的多路径融合数据传输方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种面向无人艇集群的多路径融合数据传输方法，其特征在于：所述步骤1中，无人艇数据传输动态路径选择的方法包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的一种面向无人艇集群的多路径融合数据传输方法，其特征在于：在所述步骤1.1中，无人艇实时监测来自不同通信路径的信号强度，通过无人艇配置的传感器进行环境感知。
4.如权利要求3所述的一种面向无人艇集群的多路径融合数据传输方法，其特征在于：在所述步骤1.3中，路径评估至少包括通信质量评估、路径长度评估和环境适应性分析。
5.如权利要求4所述的一种面向无人艇集群的多路径融合数据传输方法，其特征在于：在所述步骤1.7中，无人艇根据实际传输情况和路径执行结果改进数据传输策略，进一步优化未来的数据传输；在数据传输过程中，无人艇记录每次数据传输的路径选择和执行结果，至少包括传输成功率和传输时延指标；将收集到的数据采用强化学习分析，通过分析大量数据来优化数据传输策略，使无人艇自动学习并做出决策。
7.如权利要求1所述的一种面向无人艇集群的多路径融合数据传输方法，其特征在于：所述步骤4中，接收端无人艇同时从多个通信路径接收数据包，将接收到的数据包缓存在内存中，等待后续融合处理；采用数据包融合方法将来自不同路径的数据包进行合并，以还原原始的完整数据。
8.如权利要求7所述的一种面向无人艇集群的多路径融合数据传输方法，其特征在于：所述步骤4中，采用时序插值法进行数据包融合，具体包括以下步骤：
9.如权利要求1所述的一种面向无人艇集群的多路径融合数据传输方法，其特征在于：所述步骤5中，通信质量监测至少包括如下过程：
10.如权利要求1所述的一种面向无人艇集群的多路径融合数据传输方法，其特征在于：所述步骤6中，在数据传输过程中，接收端在成功接收并处理了所有数据包后，生成传输结束的标识或信号，表示数据已经完整地传输到接收端；接收端无人艇将传输结束的确认信号发送回发送端；发送端无人艇在接收到传输完成确认信号后，确认数据传输已经成功完成。
...【技术特征摘要】
1.一种面向无人艇集群的多路径融合数据传输方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种面向无人艇集群的多路径融合数据传输方法，其特征在于：所述步骤1中，无人艇数据传输动态路径选择的方法包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的一种面向无人艇集群的多路径融合数据传输方法，其特征在于：在所述步骤1.1中，无人艇实时监测来自不同通信路径的信号强度，通过无人艇配置的传感器进行环境感知。
4.如权利要求3所述的一种面向无人艇集群的多路径融合数据传输方法，其特征在于：在所述步骤1.3中，路径评估至少包括通信质量评估、路径长度评估和环境适应性分析。
5.如权利要求4所述的一种面向无人艇集群的多路径融合数据传输方法，其特征在于：在所述步骤1.7中，无人艇根据实际传输情况和路径执行结果改进数据传输策略，进一步优化未来的数据传输；在数据传输过程中，无人艇记录每次数据传输的路径选择和执行结果，至少包括传输成功率和传输时延指标；将收集到的数据采用强化学习分析，通过分析大量数据来优化数据传输策略，使无人艇自动学习并做出决策。
6.如权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：霍典，胥凤驰，韩玮，董钉，曾江峰，李哲，刘如磊，陈骁，罗晔，温利鑫，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司系统工程研究院，
类型：发明
国别省市：
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