一种微型无人机双链路业务动态分流方法、装置、存储介质及微型无人机与流程

本技术涉及数据通信网络，特指一种微型无人机双链路业务动态分流方法、装置、存储介质及微型无人机。

背景技术：

1、微型无人机在安防巡检、环境监测、应急通信等场景中得到广泛应用。为保证通信传输链路的可靠性，微型无人机通常搭载双通信链路架构，常见的组网形式为长距离的公网蜂窝通信链路与短距离的大带宽专网频段链路并存。其中，主链路为公网蜂窝通信链路，备用链路为大带宽专网频段链路。无人机在执行监测或巡航任务时，其业务数据通常包括高优先级的低带宽控制指令和低优先级的大带宽多媒体数据。其中，控制指令直接关系到飞行平台的安全，而多媒体数据则是任务执行结果的直观载体。

2、现有的多路径负载均衡方法多采用基于网络状态参数的反馈式调整机制。该机制主要依赖于网络协议栈统计的接收信号强度指示、丢包率以及往返延迟等指标。当调度器监测到主链路的网络质量参数跌落至设定的阈值以下时，被动地将数据业务切换至备用链路。这种基于传统反馈机制的分流调度方案在微型无人机应用场景中存在明显缺陷。微型无人机体积较小，天线安装位置受到机体结构的严格限制。当无人机执行大角度偏航或俯仰机动时，机体结构极易对某天线产生物理遮挡。由于物理飞行机动导致的信号衰落是瞬时的，基于网络层丢包率的统计反馈通常存在百毫秒级的时间滞后，导致在链路切换前，飞控数据已经发生堆积甚至丢失，引发飞行失控风险。此外，现有的链路分发方法未对视频流的编码帧类型进行深度区分，仅按数据包顺序进行轮询转发。在弱网环境下，若关键帧被分配至质量波动的链路而丢失，即使后续的预测帧通过优良链路送达，解码端依然会出现长达数秒的花屏或画面卡顿现象。

3、亟需提供一种新的双链路业务动态分流方案，以克服现有路由切换机制滞后于无人机物理机动，以及未区分视频关键帧导致图传长时间卡顿的技术缺陷。

技术实现思路

1、本技术解决的技术问题是提供一种微型无人机双链路业务动态分流方法、装置、存储介质及微型无人机，用以克服现有路由切换机制滞后于无人机物理机动，以及未区分视频关键帧导致图传卡顿的技术缺陷。

2、为了解决上述技术问题，本技术提供了一种微型无人机双链路业务动态分流方法，包括：

3、读取机体姿态角数据，分别计算主链路以及备用链路各自对应的姿态衰减惩罚因子；

4、获取主链路以及备用链路各自对应的往返延迟与接收信号强度，结合姿态衰减惩罚因子计算主链路以及备用链路各自对应的修正质量评分；

5、识别拦截的业务流中的控制业务流与视频传输流，解析视频传输流对应的网络抽象层单元类型并分离出关键帧与普通帧；

6、将控制业务流调度至修正质量评分较大的对应链路发送，将关键帧对应的数据包在主链路以及备用链路双发，将普通帧对应的数据包按照修正质量评分占比分配至主链路以及备用链路。

7、进一步地，读取机体姿态角数据，分别计算主链路以及备用链路各自对应的姿态衰减惩罚因子，包括：通过惯性测量单元获取瞬时三维姿态角；基于预设的天线安装位置坐标，将瞬时三维姿态角映射为天线相对姿态偏移量；提取与天线相对姿态偏移量对应的增益衰减预估值，将增益衰减预估值转化为对应的姿态衰减惩罚因子。

8、进一步地，提取与天线相对姿态偏移量对应的增益衰减预估值，将增益衰减预估值转化为对应的姿态衰减惩罚因子，包括：调取预先存储的天线三维方向图数据矩阵；以天线相对姿态偏移量中的俯仰角偏移分量以及偏航角偏移分量作为索引参数，在天线三维方向图数据矩阵中进行插值寻址以获取第一方向增益衰减量；比较第一方向增益衰减量与预设的第一衰减阈值；响应于第一方向增益衰减量大于第一衰减阈值的状态，将第一方向增益衰减量乘以预设的第一惩罚系数并叠加预设的偏置常数，计算获得姿态衰减惩罚因子。

9、进一步地，获取主链路以及备用链路各自对应的往返延迟与接收信号强度，结合姿态衰减惩罚因子计算主链路以及备用链路各自对应的修正质量评分，包括：对周期性采集的往返延迟以及接收信号强度进行反向归一化处理以及正向归一化处理，分别获得第一归一化延迟指标以及第二归一化信号指标；将第一归一化延迟指标乘以对应的延迟权重，将第二归一化信号指标乘以对应的信号权重，并将乘积相加求和得到基础网络评分；在基础网络评分中减去对应的姿态衰减惩罚因子以输出修正质量评分。

10、进一步地，对周期性采集的往返延迟以及接收信号强度进行反向归一化处理以及正向归一化处理，分别获得第一归一化延迟指标以及第二归一化信号指标，包括：建立滑动时间窗口，提取滑动时间窗口内往返延迟对应的最大延迟参数以及最小延迟参数；计算当前测量时刻的往返延迟与最小延迟参数的差值，并计算最大延迟参数与最小延迟参数的区间跨度值；将差值除以区间跨度值获得中间比值，并用常数1减去中间比值以生成第一归一化延迟指标；提取接收信号强度的绝对值，通过对数函数映射对绝对值进行压缩处理以输出第二归一化信号指标。

11、进一步地，识别拦截的业务流中的控制业务流与视频传输流，解析视频传输流对应的网络抽象层单元类型并分离出关键帧与普通帧，包括：拦截出向的ip数据包并读取端口号，根据目标端口号标识匹配分离出控制业务流与混合数据流；剥离混合数据流的实时传输协议头以提取载荷特征位，依据载荷特征位的数值识别网络抽象层单元类型，并将携带瞬时解码刷新帧标记的数据包归类为关键帧，将非瞬时解码刷新帧对应的数据包归类为普通帧。

12、进一步地，将普通帧对应的数据包按照修正质量评分占比分配至主链路以及备用链路，包括：提取当前周期的第一修正质量评分以及第二修正质量评分，第一修正质量评分对应主链路，第二修正质量评分对应备用链路；计算第一修正质量评分占第一修正质量评分与第二修正质量评分之和的第一权重比例，以及计算第二修正质量评分占第一修正质量评分与第二修正质量评分之和的第二权重比例；初始化调度器的令牌桶，按照第一权重比例以及第二权重比例将普通帧对应的数据包序列切片并分别分发至主链路对应的第一发送队列以及备用链路对应的第二发送队列中发送。

13、为了解决上述技术问题，本技术提供了一种微型无人机双链路业务动态分流装置，包括：至少一个处理器；存储器，与至少一个处理器通信连接；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行前述的微型无人机双链路业务动态分流方法。

14、为了解决上述技术问题，本技术提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行前述的微型无人机双链路业务动态分流方法。

15、本技术实施例通过引入微型无人机的物理姿态数据作为网络层调度的前馈变量，参与计算网络链路修正质量评分，能够在信号发生实质衰落的几十至上百毫秒前实现数据包级的提前重定向，有效避免了因机体大机动遮挡导致的信号滞后和断连失控问题；同时，通过对视频流的网络抽象层单元类型进行深度解析区分，实施关键帧双发与普通帧加权轮询的分离绑定策略，确保了视频解码核心参数的到达率，在不增加总带宽的前提下，消除了由于网络环境恶化引起的图传画面长时间卡顿与花屏现象，提高了系统整体的通信稳定性。