一种工业移动平台的双频自适应传输方法及装置与流程

本技术涉及工业无线通信，尤其涉及一种工业移动平台的双频自适应传输方法及装置。

背景技术：

1、在工业物联网场景中，工业移动平台（如自动导引车agv、无人叉车、工业巡检机器人等）依赖无线网络传输运动控制指令、实时状态上报和视频监控等关键业务数据。该类业务对无线网络的可靠性和时延极为敏感，控制指令的丢包或延迟可能导致设备失控、碰撞甚至安全事故。

2、现有的数据传输方法缺乏动态调整冗余力度的精细化策略，难以在关键数据可靠性与频谱利用效率之间取得最佳平衡；缺乏信道质量预判能力，无法提前切换传输模式以规避漫游丢包；传输模式无法精确匹配作业环境，导致数据传输精度不高，影响工业移动平台的正常工作。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，第一方面，本发明提供了一种工业移动平台的双频自适应传输方法，包括：

2、获取发送端的待传输数据包和当前信道质量数据，对待传输数据包进行业务识别，获得业务等级；根据业务等级和当前信道质量数据进行模式匹配，获得初始传输模式，初始传输模式包括常态单发模式、快速重传冗余模式和全双发模式；

3、当初始传输模式为常态单发模式或快速重传冗余模式时，获取工业移动平台的历史运动状态数据，以及发送端的历史信道质量数据；将历史运动状态数据和历史信道质量数据输入时序预测模型进行信道切换预测，获得切换预判结果；

4、当切换预判结果不满足预设触发条件，或初始传输模式为全双发模式时，将初始传输模式作为最终传输模式；当切换预判结果满足预设触发条件时，通过迟滞切换机制将最终传输模式强制切换为全双发模式；

5、发送端根据最终传输模式将待传输数据包发送至工业移动平台，工业移动平台根据待传输数据包执行对应的操作指令。

6、在一实施例中，对待传输数据包进行业务识别，获得业务等级，包括：

7、获取待传输数据包对应的套接字标识；

8、执行第一识别路径，读取套接字标识关联的服务质量标记值，当服务质量标记值为预设的优先级数值时，将待传输数据包识别为关键业务数据；

9、执行第二识别路径，对待传输数据包的载荷部分进行深度包检测，匹配载荷部分的协议特征字段与预设的工业控制协议特征库，当匹配成功时，将待传输数据包识别为关键业务数据；

10、当第一识别路径或第二识别路径中任一个将待传输数据包识别为关键业务数据时，将待传输数据包对应的业务等级确定为高优先级业务等级；当第一识别路径和第二识别路径均未将待传输数据包识别为关键业务数据时，将待传输数据包对应的业务等级确定为普通业务等级。

11、在一实施例中，根据业务等级和当前信道质量数据进行模式匹配，获得初始传输模式，包括：

12、当业务等级为普通业务等级时，将初始传输模式确定为常态单发模式；

13、当业务等级为高优先级业务等级时，获取当前信道质量数据中的当前信号强度、当前信噪比、当前丢包率和当前频域干扰量；

14、通过分层强化学习代理模型生成当前信号强度、当前信噪比、当前丢包率和当前频域干扰量对应的预设质量条件；

15、若当前信号强度、当前信噪比、当前丢包率和当前频域干扰量分别满足各自对应的预设质量条件，则将初始传输模式确定为快速重传冗余模式；否则将初始传输模式确定为全双发模式。

16、在一实施例中，时序预测模型包括特征提取层、注意力加权层、特征融合层和映射层，切换预判结果的获得过程包括：

17、通过历史时间窗口获取历史运动状态数据和历史信道质量数据，历史运动状态数据包括历史运动速度和历史运动方向角，历史信道质量数据包括历史信号强度、历史信噪比、历史丢包率和历史频域干扰量；

18、根据历史运动状态数据和历史信道质量数据组合为多维特征序列，通过特征提取层对多维特征序列中的各特征维度进行时序依赖关系提取，获得时序特征向量；

19、注意力加权层通过注意力机制为时序特征向量分配注意力权重，获得加权特征向量；

20、将时序特征向量中的最后一个时序特征和加权特征向量输入特征融合层进行拼接融合，获得融合特征向量；

21、将融合特征向量输入映射层进行映射计算，获得切换预判结果，切换预判结果包括信道切换概率和预测置信度分数。

22、在一实施例中，当信道切换概率大于第一预设阈值且预测置信度分数大于第二预设阈值时，判定切换预判结果满足预设触发条件；

23、当信道切换概率小于或等于第一预设阈值，或预测置信度分数小于或等于第二预设阈值时，判定切换预判结果不满足所述预设触发条件。

24、在一实施例中，发送端根据最终传输模式将待传输数据包发送至工业移动平台，包括：

25、对主通信链路和副通信链路进行故障检测，当故障检测不通过时，对主通信链路和副通信链路进行故障降级与自愈恢复；

26、当最终传输模式为常态单发模式时，发送端通过主通信链路将待传输数据包发送至工业移动平台的主接入点，主接入点将待传输数据包发送至工业移动平台的控制单元；

27、当最终传输模式为快速重传冗余模式时，发送端通过主通信链路将待传输数据包发送至主接入点，并持续监测主通信链路的传输反馈状态；当在预设超时时间内未收到主接入点返回的确认帧时，判定主通信链路触发重传，发送端通过副通信链路将待传输数据包的重传数据包发送至工业移动平台的副接入点；主接入点或副接入点将待传输数据包发送至工业移动平台的控制单元；

28、当最终传输模式为全双发模式时，发送端复制待传输数据包，获得第一副本数据包和第二副本数据包；通过主通信链路将第一副本数据包发送至主接入点，并通过副通信链路将第二副本数据包发送至副接入点；

29、通过集中控制器对第一副本数据包和第二副本数据包进行有效性校验；若第一副本数据包和第二副本数据包均未通过有效性校验，则触发发送端对待传输数据包进行快速重传操作；否则对第一副本数据包和第二副本数据包进行质量对比，确定最终副本数据包，集中控制器将最终副本数据包发送至工业移动平台的控制单元。

30、在一实施例中，通过主通信链路将第一副本数据包发送至主接入点，并通过副通信链路将第二副本数据包发送至副接入点，包括：

31、获取第一副本数据包在主通信链路上的第一预计发送完成时间，以及第二副本数据包在副通信链路上的第二预计发送完成时间；

32、根据第一预计发送完成时间和第二预计发送完成时间之间的差值，对主通信链路的第一初始发送时刻和副通信链路的第二初始发送时刻进行偏移调整，获得第一优化发送时刻和第二优化发送时刻；

33、主通信链路根据第一优化发送时刻将第一副本数据包发送至主接入点，副通信链路根据第二优化发送时刻将第二副本数据包发送至副接入点。

34、第二方面，本发明提供了一种工业移动平台的双频自适应传输装置，用于实现所述的工业移动平台的双频自适应传输方法，所述装置包括：

35、初始传输模式获取模块，用于获取发送端的待传输数据包和当前信道质量数据，对待传输数据包进行业务识别，获得业务等级；根据业务等级和当前信道质量数据进行模式匹配，获得初始传输模式，初始传输模式包括常态单发模式、快速重传冗余模式和全双发模式；

36、切换预判结果获取模块，用于当初始传输模式为常态单发模式或快速重传冗余模式时，获取工业移动平台的历史运动状态数据，以及发送端的历史信道质量数据；将历史运动状态数据和历史信道质量数据输入时序预测模型进行信道切换预测，获得切换预判结果；

37、传输模式切换模块，用于当切换预判结果不满足预设触发条件，或初始传输模式为全双发模式时，将初始传输模式作为最终传输模式；当切换预判结果满足预设触发条件时，通过迟滞切换机制将最终传输模式强制切换为全双发模式；

38、数据传输模块，用于发送端根据最终传输模式将待传输数据包发送至工业移动平台，工业移动平台根据待传输数据包执行对应的操作指令。

39、第三方面，本发明提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的工业移动平台的双频自适应传输方法。

40、第四方面，本发明提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的工业移动平台的双频自适应传输方法。

41、本发明具有以下有益效果：

42、1、通过基于业务等级与当前信道质量数据的模式匹配，实现了冗余策略的差异化应用，在保障关键数据可靠性的同时极大节省了空口资源；将历史运动状态与历史信道质量数据共同输入时序预测模型提前预判信道切换趋势，能够在切换预判结果满足预设触发条件时，将传输模式强制切换为全双发模式，有效避免了模式在阈值边缘的频繁震荡，保证了切换决策的稳定性；根据最终传输模式将待传输数据包发送至工业移动平台，令传输模式匹配当前作业环境，提高了工业移动平台的数据传输精度。

43、2、通过构建包含特征提取层、注意力加权层、特征融合层和映射层的时序预测模型，将工业移动平台的历史运动状态数据与历史信道质量数据进行多维融合，并经注意力机制自动为不同时刻和不同特征分配权重，结合滑动窗口更新和量化压缩等推理优化，实现了对未来信道切换趋势的高精度预测；将预测结果中的信道切换概率与预测置信度分数两者联合作为触发条件，仅当切换概率高于第一预设阈值且置信度分数高于第二预设阈值时才判定满足预设触发条件并执行模式切换，避免了单一阈值判断易受瞬时波动影响导致的误触发和无效切换，显著提高了预测性漫游的触发准确率。

44、3、在将待传输数据包发送至工业移动平台的过程中，通过引入故障检测与故障降级自愈机制，确保了系统在单频段硬件故障或严重干扰条件下仍能降级运行并自动恢复，从根本上提升了系统的鲁棒性与可维护性；在常态单发模式下仅采用主通信链路，在快速重传冗余模式下进行条件性换路重传，在全双发模式下进行偏移调整、有效性校验和质量对比，在多种环境下均可实现数据的高质量传输，显著提高了数据传输的质量和稳定性。