特高压线路检修机器人的通信方法、装置及检修机器人与流程

本技术涉及特高压输电线路带电作业，具体涉及一种特高压线路检修机器人的通信方法、装置及检修机器人。

背景技术：

1、在特高压输电线路带电作业场景中，检修机器人需在极强的工频电磁场环境中执行任务。现有的无线通信方案在强电磁干扰下信号衰减严重、误码率高，且单一链路缺乏可靠性保障。虽然部分现有技术尝试引入信道质量评估机制来指导链路切换或跳频，但往往采用复杂的在线优化算法或模糊推理模型，这对算力受限的嵌入式通信主板构成了巨大挑战；而采用固定权重的简化评估方案又无法适应特高压场景下连续电噪、突发脉冲及路径损耗等多种干扰类型交替变化的特征，导致评分与实际通信质量脱节，进而引发链路切换抖动或控制指令丢失。因此，急需一种能够在有限算力条件下实现动态权重调整并客观评价信道质量的自适应通信方法。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的强电磁环境下通信评估算法算力开销大且固定权重无法适应多变干扰的问题，本技术通过一种特高压线路检修机器人的通信方法、装置及检修机器人，实现在有限算力下对信道质量的实时动态评估与可靠通信控制。

2、为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：

3、建立主通信链路和备用通信链路；获取所述主通信链路和所述备用通信链路的信道质量指标；基于所述信道质量指标的统计特征识别当前干扰场景，并从预设的权重配置集合中匹配与所述当前干扰场景对应的目标权重集；基于采样窗口内所述信道质量指标的极值差确定信道稳定度，并基于所述信道稳定度调整指数加权移动平均的平滑系数，采用调整后的所述平滑系数对所述信道质量指标进行平滑处理得到平滑指标；将归一化参数与所述目标权重集中的权重系数转换为定点整数，并基于所述定点整数对所述平滑指标进行加权融合得到综合信道质量评分；基于所述主通信链路的综合信道质量评分，在所述主通信链路和所述备用通信链路之间执行通信链路切换，并基于所述备用通信链路的综合信道质量评分控制所述备用通信链路执行跳频通信。

4、作为优选，提取所述信道质量指标的信噪比波动率和丢包率突发占比作为所述统计特征；基于所述信噪比波动率和所述丢包率突发占比，在连续背景噪声型场景、突发脉冲型场景和路径损耗型场景中确定所述当前干扰场景；响应于所述当前干扰场景为所述突发脉冲型场景，从所述权重配置集合中匹配提升丢包率权重且降低接收信号强度权重的权重集作为所述目标权重集。

5、作为优选，在所述信道稳定度指示信道波动大于预设波动阈值的情况下，增大所述平滑系数以侧重当前采样值，在所述信道稳定度指示信道波动小于或等于所述预设波动阈值的情况下，减小所述平滑系数以侧重历史平滑指标；基于调整后的所述平滑系数，对当前采样周期的所述信道质量指标与上一采样周期的历史平滑指标进行指数加权计算，得到当前采样周期的所述平滑指标。

6、作为优选，在所述采样窗口内，遍历当前周期及历史周期采集的所述信道质量指标，提取其中的最大值与最小值；计算所述最大值与所述最小值的差值作为所述极值差，并将所述极值差与预设的稳定度阈值进行比较以确定所述信道稳定度，从而规避标准差计算中的平方与开方浮点运算；将所述归一化参数和所述权重系数按照预设的位宽转换为q格式定点整数；将所述平滑指标转换为同位宽的定点整数后，通过整数乘法与移位加法运算对所述平滑指标进行加权融合，并在累加过程中进行溢出截断处理，最终得到所述综合信道质量评分。

7、作为优选，基于所述综合信道质量评分，在正常状态、降级状态和应急状态之间进行多级通信状态切换；在所述正常状态下，通过所述主通信链路承载全部数据，并通过所述备用通信链路同步冗余传输控制指令；在所述降级状态下，降低所述主通信链路的视频传输分辨率和帧率，并将关键传感器数据分流至所述备用通信链路传输；在所述应急状态下，暂停所述主通信链路的数据传输，将全部控制指令和关键状态数据切换至所述备用通信链路传输，并控制设备进入安全保持模式。

8、作为优选，在内存中维护一个固定长度的滑动窗口，所述滑动窗口用于存储最近连续多个采样周期的所述综合信道质量评分；计算所述滑动窗口内所有评分的加权移动平均值，当所述加权移动平均值连续达到预设次数满足降级或应急状态切换条件时，触发对应的状态切换动作，以滤除瞬态电磁脉冲引起的评分毛刺；当检测到所述主通信链路的信道质量恢复，且所述加权移动平均值连续达到所述预设次数满足恢复条件时，执行反向状态切换；在执行所述反向状态切换的过程中，采用渐进式数据回迁策略：首先将分流至所述备用通信链路的关键传感器数据回迁至所述主通信链路，在确认所述主通信链路带宽占用率低于预设安全阈值后，再逐步恢复视频流的传输。

9、作为优选，在检测到设备进入电位转移阶段的情况下，触发电位转移通信保护模式；在所述电位转移通信保护模式下，通过所述主通信链路和所述备用通信链路同时向控制端发送状态通知并缓存关键状态数据，提升所述备用通信链路的扩频因子以提高链路余量，并暂停所述主通信链路的视频传输以释放带宽用于控制指令的重传冗余。

10、此外，本技术还提供了一种特高压线路检修机器人的自适应通信装置，包括：链路建立模块，用于建立主通信链路和备用通信链路；指标获取模块，用于获取所述主通信链路和所述备用通信链路的信道质量指标；场景识别与权重匹配模块，用于基于所述信道质量指标的统计特征识别当前干扰场景，并从预设的权重配置集合中匹配与所述当前干扰场景对应的目标权重集；指标平滑与稳定度判定模块，用于基于采样窗口内所述信道质量指标的极值差确定信道稳定度，并基于所述信道稳定度调整指数加权移动平均的平滑系数，采用调整后的所述平滑系数对所述信道质量指标进行平滑处理得到平滑指标；定点化融合模块，用于将归一化参数与所述目标权重集中的权重系数转换为定点整数，并基于所述信道稳定度和所述定点整数对所述平滑指标进行加权融合得到综合信道质量评分；链路切换与跳频控制模块，用于基于所述主通信链路的综合信道质量评分，在所述主通信链路和所述备用通信链路之间执行通信链路切换，并基于所述备用通信链路的综合信道质量评分控制所述备用通信链路执行跳频通信。

11、此外，本技术还提供了一种特高压检修机器人，包括：法拉第笼式外壳；平板式通讯天线阵列，安装于所述法拉第笼式外壳的外表面，所述平板式通讯天线阵列包括用于主通信链路的第一天线和用于备用通信链路的第二天线；屏蔽电缆，连接所述平板式通讯天线阵列与位于所述法拉第笼式外壳内部的通信主板，且在穿过所述法拉第笼式外壳的入口处安装有通带频率与天线工作频率匹配的穿心电容，所述屏蔽电缆的外屏蔽层在所述入口处与所述法拉第笼式外壳焊接；处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述方案所述的特高压检修机器人自适应通信方法。

12、此外，本技术还提供了一种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如上述方案所述的特高压检修机器人自适应通信方法。

13、有益效果：

14、本技术提供的技术方案，通过基于信道质量指标的统计特征识别干扰场景并匹配预设权重集，替代了高算力的在线优化或模糊推理，使得嵌入式设备能够根据实际干扰类型动态调整评估侧重点，解决了固定权重无法适应复杂电磁环境的问题；同时，采用指数加权移动平均策略结合变平滑系数进行指标平滑，仅需保存上一次平滑值即可完成计算，相比传统滑动窗口大幅降低了内存占用与计算量；进一步地，利用极值差替代标准差进行稳定度判定，并将全链路参数转换为定点整数运算，彻底规避了浮点运算单元的需求，使得在低功耗mcu上也能实现毫秒级的实时信道质量评估；最终，基于该精准且低延迟的评估结果执行多级链路切换与自适应跳频，有效保障了特高压检修机器人在强电磁干扰及电位转移等极端工况下的通信连续性与安全性。