基于下行采集策略的上行数据多路复用传输方法及系统与流程

本发明涉及无线数据传输，特别是指基于下行采集策略的上行数据多路复用传输方法及系统。

背景技术：

1、在工业现场数据采集场景中，数据传输单元（dtu）通常需要将传感器采集到的数据通过多路复用方式并行上传至多个监测平台；以某钢铁企业的热轧车间为例，车间内分布有多个数据汇聚节点，dtu部署于行车、转运车等移动设备上，周边存在大量金属构件和频繁作业的大型机械，在这种环境下，无线信号的传播路径较为复杂，可能出现多径反射、信号衰减和相位偏移等现象，导致上行链路的传输质量存在一定波动。

2、目前常见的数据传输方案在评估链路质量时，多侧重于单一维度的指标，如接收信号强度或瞬时信噪比，但在实际应用中，当行车移动至不同位置时，即使信噪比维持在较高水平，由于多径干涉引起的相位变化仍可能造成数据帧解析失败；例如在某次测试中发现，当转运车经过立柱附近时，某条上行链路的误码率在短时间内出现间歇性升高，而单纯依据信噪比阈值判断的链路选择方法未能及时响应这一变化，导致数据包连续重传。

3、此外，现有方法对链路失效的处理通常采用整体重传机制，在信道占用率较高的时段，这种方式可能增加信道负载，影响其他设备的正常通信。

技术实现思路

1、本发明提供了基于下行采集策略的上行数据多路复用传输方法及系统，实现对工业现场无线信号衰减、相位偏移的空间化建模。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

3、第一方面，基于下行采集策略的上行数据多路复用传输方法，所述方法包括：

4、步骤1，将原始数据集合封装为统一格式的数据帧，并获取部署于dtu所处工业现场的三处固定节点的空间位置参数；利用空间位置参数、当前各上行链路的实时信噪比以及各上行链路在单位时间内的误码率波动幅度计算空间链路质量因子；

5、步骤2，基于空间链路质量因子确定两个场域特征基点，当存在多径干扰且信道占用率高于预设繁忙度时选取第一场域特征基点，当静态视距传播且信道空闲时选取第二场域特征基点；以选取的场域特征基点为中心，结合各固定节点到中心的距离加权值，构建空间特征参量场；

6、步骤3，在空间特征参量场内划定异形边界空间并进行梯度分区，采集每个梯度分区内的信号衰减值和相位偏移值，对信号衰减值和相位偏移值进行特征交织融合处理，生成特征交织矩阵，并对特征交织矩阵进行主成分分析，提取主成分特征向量，根据主成分特征向量计算调节张量；

7、步骤4，利用调节张量对数据帧的协议封装参数进行动态调整，生成多个协议数据单元；将多个协议数据单元并行发送至多个目标平台，并实时监测发送状态并同步记录，当监测到任一链路发送失败时，基于同步记录触发对应链路的本地数据重传。

8、第二方面，基于下行采集策略的上行数据多路复用传输，包括：

9、位置感知模块，用于将原始数据集合封装为统一格式的数据帧，并获取部署于dtu所处工业现场的三处固定节点的空间位置参数；利用空间位置参数、当前各上行链路的实时信噪比以及各上行链路在单位时间内的误码率波动幅度计算空间链路质量因子；

10、量化计算模块，用于基于空间链路质量因子确定两个场域特征基点，当存在多径干扰且信道占用率高于预设繁忙度时选取第一场域特征基点，当静态视距传播且信道空闲时选取第二场域特征基点；以选取的场域特征基点为中心，结合各固定节点到中心的距离加权值，构建空间特征参量场；

11、参量场构建模块，用于在空间特征参量场内划定异形边界空间并进行梯度分区，采集每个梯度分区内的信号衰减值和相位偏移值，对信号衰减值和相位偏移值进行特征交织融合处理，生成特征交织矩阵，并对特征交织矩阵进行主成分分析，提取主成分特征向量，根据主成分特征向量计算调节张量；

12、调节张量生成模块，用于利用调节张量对数据帧的协议封装参数进行动态调整，生成多个协议数据单元；将多个协议数据单元并行发送至多个目标平台，并实时监测发送状态并同步记录，当监测到任一链路发送失败时，基于同步记录触发对应链路的本地数据重传。

13、本发明的上述方案至少包括以下有益效果：

14、通过采集工业现场三处固定部署节点的空间位置参数，结合各上行链路实时信噪比、单位时间误码率波动幅度，构建空间链路质量因子，实现对传输环境的空间几何特征和信道动态特性联合刻画，相较于单点瞬时指标，能够有效识别因空间位置变化、多径反射导致的隐性传输劣化，提升链路状态判断的准确性与前瞻性，避免因相位偏移、空间干扰导致的误码率突增而无法及时感知的问题。根据空间链路质量因子区分多径干扰高繁忙信道与静态视距空闲信道两种典型场景，自适应选取对应场域特征基点，并以固定节点距离加权构建三维空间特征参量场，实现对工业现场无线信号衰减、相位偏移的空间化建模。通过异形边界划分与梯度分区，捕捉不同空间区域内的传输特性差异，解决金属遮挡、机械移动、多径反射等复杂场景下无线传输路径畸变问题，使传输参数调整具备空间针对性，提升复杂工业环境下传输稳定性。

15、对各梯度分区内信号衰减值与相位偏移值进行特征交织融合，生成特征交织矩阵并通过主成分分析提取主成分特征向量，计算得到调节张量，用于动态优化数据帧协议封装参数，相较于固定编码、固定调制方式的方案，可根据实时空间场域特征自适应调整纠错编码冗余度、调制编码策略，在保证传输可靠性的同时提升频谱利用率，有效降低因参数不匹配导致的解析失败与丢包率。依托dtu定时modbus轮询采集模式，对多台现场设备下行采集的原始数据进行统一解析、重组与标准化帧封装，保证上行多路复用数据的格式一致性与完整性，同时支持面向多协议并行生成协议数据单元，适配多平台异构上传需求，实现一次采集、多路复用、多端同步上传，提升工业数据汇聚与分发效率。在并行发送过程中建立本地状态记录表，对每条链路、每个协议数据单元进行独立状态跟踪与同步记录，当监测到单条链路发送失败时，仅触发对应链路对应数据单元的本地定向重传，而非整体重传，减少无效重传数据量，降低高信道繁忙度下的网络拥塞风险，减轻整体通信负载。

1.基于下行采集策略的上行数据多路复用传输方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的基于下行采集策略的上行数据多路复用传输方法，其特征在于，将原始数据集合封装为统一格式的数据帧，包括：

3.根据权利要求2所述的基于下行采集策略的上行数据多路复用传输方法，其特征在于，三处固定节点的空间位置参数，包括：

4.根据权利要求3所述的基于下行采集策略的上行数据多路复用传输方法，其特征在于，利用空间位置参数、当前各上行链路的实时信噪比以及各上行链路在单位时间内的误码率波动幅度计算空间链路质量因子，包括：

5.根据权利要求4所述的基于下行采集策略的上行数据多路复用传输方法，其特征在于，基于空间链路质量因子确定两个场域特征基点，包括：

6.根据权利要求5所述的基于下行采集策略的上行数据多路复用传输方法，其特征在于，以选取的场域特征基点为中心，结合各固定节点到中心的距离加权值，构建空间特征参量场，包括：

7.根据权利要求6所述的基于下行采集策略的上行数据多路复用传输方法，其特征在于，所述步骤3包括：

8.根据权利要求7所述的基于下行采集策略的上行数据多路复用传输方法，其特征在于，利用调节张量对数据帧的协议封装参数进行动态调整，生成多个协议数据单元，包括：

9.根据权利要求8所述的基于下行采集策略的上行数据多路复用传输方法，其特征在于，将多个协议数据单元并行发送至多个目标平台，并实时监测发送状态并同步记录，当监测到任一链路发送失败时，基于同步记录触发对应链路的本地数据重传，包括：

10.基于下行采集策略的上行数据多路复用传输系统，该系统实现如权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，包括：