一种基于人工智能的无线对讲安全应急消息优先转发方法与流程

本发明涉及无线对讲通信，具体涉及一种基于人工智能的无线对讲安全应急消息优先转发方法。

背景技术：

1、无线对讲通信因部署方便、呼叫响应快、组呼能力强，常用于消防救援、矿山作业、轨道交通、园区安防、抢险救灾以及大型活动保障等场合；在这些场合中，现场人员通常通过对讲终端上报语音、短文本、位置、报警状态或者事件类型等信息；对于人员被困、火灾蔓延、设备故障、通信中断、紧急撤离等情况，相关消息是否能够及时转发至指挥端、区域网关或者相关救援终端，往往直接影响现场处置效率。

2、现有无线对讲系统中，消息转发一般按照预设业务类型、用户角色或者人工调度指令确定优先级；例如，将报警消息、指挥消息或者特定岗位人员的消息设置为较高优先级，在信道拥塞时优先发送；也有部分系统会结合链路质量、链路负载或者路径跳数选择转发路径，以提高消息送达的可能性。

3、但是，在实际应急通信过程中，消息的紧急程度并不总是能够由业务类型或者发送人角色准确反映；例如，普通终端发出的语音消息中可能包含求救、撤离、爆炸、坍塌等高风险内容；同一类报警消息在不同区域、不同链路状态和不同终端可达状态下，其转发策略也可能不同；若仍仅依赖固定优先级或者人工标记，容易出现高危消息识别滞后、优先级调整不及时的问题。

4、此外，现有转发控制通常更关注消息本身的业务优先级，或者单独根据链路负载选择路径，较少将消息内容风险、终端位置、区域应急策略、目标终端可达状态以及无线链路状态结合起来进行统一判断。对于无线对讲场景而言，rssi/rsrp、sinr、信道占用率、丢包率、队列积压长度、终端最近在线时间、ptt话权状态、终端电量和邻近中继节点状态等因素，都会影响应急消息的实际送达效果；若这些因素未参与优先级生成和路径选择，可能导致优先级虽然较高，但消息仍被发送至不稳定链路或者不可达终端。

5、在链路拥塞或者窄带资源受限时，高危消息的传输方式也需要进一步改进；若直接对完整语音、文本或附件内容进行多路径复制转发，会明显增加信道占用，甚至加重局部拥塞；若仅采用单一路径发送，在链路中断、目标终端间歇在线或者中继节点负载较高时，又可能导致关键应急信息无法及时到达；因此，有必要区分关键控制信息和完整消息内容，使风险等级、位置、事件类型、剩余有效时间等关键内容能够先行到达，再根据确认结果发送完整内容。

6、另外，现有系统中的确认消息(acknowledgement,ack)超时、丢包、路径环路或者转发失败记录，多用于事后查询或日志分析，较少被实时用于修正路径边权、调整队列资源或者触发备用路径重传；在复杂无线对讲网络中，如果异常反馈不能及时参与后续转发控制，系统可能在同一异常链路上重复重传，影响高危应急消息的可靠送达。

7、因此，亟须提出一种基于人工智能的无线对讲安全应急消息优先转发方法，使人工智能识别结果不只是用于判断消息是否紧急，而是进一步转化为无线对讲通信中的队列调度参数、帧结构控制参数、路由选择参数、ack重传参数和异常追踪反馈参数，从而提高高危应急消息在复杂无线链路条件下的优先传输能力和可靠送达能力。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于人工智能的无线对讲安全应急消息优先转发方法，用于解决现有无线对讲通信中消息风险识别结果与无线链路调度、帧结构控制和路由控制相互割裂，导致高危应急消息在链路拥塞、目标终端间歇在线或局部链路异常时首达时延较长、重复传输量较大以及转发可靠性不足的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于人工智能的无线对讲安全应急消息优先转发方法，包括以下步骤：

3、当无线对讲终端产生待转发消息时，获取消息数据、终端状态数据、无线链路状态数据和区域应急策略数据；

4、对所述消息数据、终端状态数据、无线链路状态数据和区域应急策略数据进行预处理，得到风险特征、链路可靠性数据、终端可达性数据、目标终端可达概率、链路拥塞程度和消息剩余有效时间；

5、将风险特征、链路可靠性数据和终端可达性数据输入边缘风险识别模型，得到消息紧急度、安全风险等级和模型置信度；

6、根据消息紧急度、安全风险等级、模型置信度、目标终端可达概率、链路拥塞程度和区域应急策略，生成应急控制帧优先级、内容承载帧优先级、可达性触发标志和主路径重传次数上限，并调度分级队列；

7、将安全风险等级高于高危等级的消息拆分为应急控制帧和内容承载帧，基于无线链路构建应急可达图并确定主路径和备用路径；经主路径和备用路径优先发送应急控制帧并暂缓发送内容承载帧，收到任一路径的应急控制帧确认消息后，按返回确认消息的路径状态发送内容承载帧；

8、未在预设时间内收到应急控制帧确认消息时，根据应急控制帧的追踪令牌确定异常链路，修正其在应急可达图中的边权，重新确定不包含异常链路的路径并重发应急控制帧。

9、进一步地，所述终端状态数据包括终端标识或其哈希标识、终端角色、最近在线时间、最近心跳时间、ptt话权状态、终端电量、移动速度、历史确认成功率和历史重传次数；所述无线链路状态数据包括接收信号强度或参考信号接收功率、信干噪比、误码率、丢包率、用于确定链路拥塞程度的信道占用率、队列积压长度、传输时延、邻近中继节点可达性、中继节点负载和网关拥塞状态。

10、进一步地，所述风险特征包括语义风险特征、声学异常特征、位置围栏特征和事件类型特征；所述语义风险特征由文本或语音转写文本经关键词识别、实体抽取、意图识别和风险分类得到，所述声学异常特征由语音数据经声学分析得到，所述位置围栏特征由位置信息与区域应急策略匹配得到。

11、进一步地，所述边缘风险识别模型通过以下方式构建并训练：将语音或文本数据、位置及区域策略数据、无线链路状态数据和终端状态数据分别输入语义、声学、位置策略、链路状态和终端可达性编码分支，映射为同维特征；按链路拥塞程度、目标终端可达概率、消息剩余有效时间和区域策略参数生成门控权重并融合；以含风险等级标签和紧急度标签的历史应急通信样本训练模型，训练损失包括风险等级交叉熵损失、紧急度回归损失和置信度校准损失，使多任务输出层输出消息紧急度、安全风险等级和模型置信度。

12、进一步地，当所述模型置信度低于第一置信度阈值时，启用规则回退处理，根据应急关键词、事件类型、区域应急策略、终端角色、消息剩余有效时间和无线链路状态数据生成临时风险等级和临时优先级，并按照所述临时优先级执行队列调度和路径选择。

13、进一步地，所述目标终端可达概率用于表征目标终端在消息剩余有效时间内成功接收消息的概率；当所述目标终端可达概率低于第一可达阈值且所述安全风险等级高于高危等级时，生成可达性触发标志，根据所述可达性触发标志触发备用路径转发，并限制主路径重传次数。

14、进一步地，所述分级队列包括应急抢占队列、高优先级应急队列和普通队列；将动态优先级高于第一优先级阈值的消息加入应急抢占队列，将动态优先级不高于第一优先级阈值且高于第二优先级阈值的消息加入高优先级应急队列，将动态优先级不高于第二优先级阈值的消息加入普通队列；当应急抢占队列存在消息时，暂停或缩小普通队列的发送窗口。

15、进一步地，所述应急控制帧包括消息标识或消息指纹、位置网格、事件编码、安全风险等级、消息紧急度、动态优先级、消息剩余有效时间和追踪令牌；所述内容承载帧包括完整语音片段、语音转写文本、原始文本或扩展事件描述，并包括与所述应急控制帧对应的消息标识或消息指纹。

16、进一步地，所述应急可达图的节点包括无线对讲终端、网关节点、基站节点、中继节点、边缘节点和指挥调度节点；所述应急可达图的边权根据链路拥塞度、传输时延、丢包率、节点可达概率、区域策略惩罚值、节点可信度和节点剩余电量确定；在满足消息剩余有效时间和安全风险等级约束的路径中选择路径代价最低的路径作为主路径，并选择与主路径链路重叠度低于预设重叠阈值且路径代价最低的路径作为备用路径。

17、进一步地，每一跳节点在接收和转发所述应急控制帧时，将本跳接收时间、本跳转发时间、本跳排队时延、本跳链路状态、下一跳节点和本跳转发结果与所述追踪令牌关联；当所述应急控制帧确认超时时，根据最后成功转发节点和下一跳节点确定异常链路，并根据确认超时时长、连续丢包次数和所述本跳链路状态信息生成所述异常链路的边权修正量。

18、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

19、1、本发明将语义风险、声学异常、位置围栏、事件类型、无线链路状态和终端可达性共同用于生成消息基础优先级，并通过模型置信度门控和规则回退机制确定优先级生成方式，使高危应急消息的识别结果能够直接转化为无线对讲通信中的队列调度参数，提高高危应急消息优先转发的可靠性；

20、2、本发明在链路拥塞或窄带资源受限时，将高危应急消息拆分为应急控制帧和内容承载帧，并优先发送数据量较小的应急控制帧，使位置、事件编码、风险等级、ttl和追踪令牌等关键应急信息能够先于完整消息内容到达目标终端、区域网关或指挥调度节点，从而降低高危消息的首达时延；

21、3、本发明构建应急可达图，并将链路拥塞度、传输时延、丢包率、节点可达概率、区域策略惩罚值、节点可信度和剩余电量纳入路径代价计算，在确定主路径后再选择与主路径链路重叠度低于阈值的备用路径，从而提高目标终端间歇在线、链路质量波动或局部链路异常场景下的路径选择可靠性；

22、4、本发明基于ack超时、连续丢包、路径环路、目标终端可达概率突降和区域策略冲突等异常结果，对异常链路边权、目标终端可达概率计算参数和队列发送资源进行修正，并在人工调度确认结果与模型输出风险等级不一致时形成风险识别模型修正样本，从而形成风险识别、队列调度、路径选择和异常重传之间的闭环控制。