本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)傳輸，具體涉及一種船舶網(wǎng)絡(luò)多通路智能通信方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、水上交通運(yùn)輸具有運(yùn)量大、價(jià)格低、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，是國際物流中最主要的運(yùn)輸方式，船舶是水上交通運(yùn)輸?shù)闹匾煌üぞ?，在船舶跨洋航行中離不開通信技術(shù)，在確保遇險(xiǎn)安全報(bào)警的同時(shí)，豐富了船岸信息交互的能力。隨著航海技術(shù)的快速發(fā)展，智能船舶融合了現(xiàn)代信息技術(shù)和人工智能等新技術(shù)，具有安全可靠、節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟(jì)高效等顯著特點(diǎn)，是未來船舶發(fā)展的重點(diǎn)方向。智能船舶與傳統(tǒng)船舶相比，其智能性主要體現(xiàn)在基于自主情景感知、風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別及智能決策的智能航行功能，其很大程度上依托于船岸協(xié)同，即需要高效、可靠、穩(wěn)定的船岸通信支撐。智能航行需要進(jìn)行大量船岸通信，對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的健壯性、可靠性和智能性都提出了更高的要求。

2、現(xiàn)階段船舶通信主要聚焦在保障船舶安全航行的遇險(xiǎn)通信以及部分商業(yè)運(yùn)營業(yè)務(wù)傳輸，船舶根據(jù)航區(qū)配備不同的通信設(shè)備，如衛(wèi)星通信設(shè)備、地面通信設(shè)備等，各種通信設(shè)備有獨(dú)特的特點(diǎn)，如傳輸速率高、覆蓋范圍廣等。然而，各通信系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，需人工根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行鏈路切換，這種通信模式限制了船岸智能通信的速率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述問題，本發(fā)明提供一種船舶網(wǎng)絡(luò)多通路智能通信方法及系統(tǒng)。

2、本發(fā)明的一種船舶網(wǎng)絡(luò)多通路智能通信方法采用如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供了一種船舶網(wǎng)絡(luò)多通路智能通信方法，該方法包括以下步驟：

4、獲取船舶多通路系統(tǒng)中每條信道的歷史傳輸數(shù)據(jù)和待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包，所述歷史傳輸數(shù)據(jù)包括：歷史數(shù)據(jù)包的若干傳播時(shí)延數(shù)據(jù)、信道的負(fù)載率、信道的信噪、信道的誤碼率數(shù)據(jù)以及信道帶寬；

5、對(duì)于任意一條信道的歷史傳輸數(shù)據(jù)，將歷史傳輸數(shù)據(jù)中的傳播時(shí)延數(shù)據(jù)進(jìn)行排列得的傳播時(shí)延序列，獲取傳播時(shí)延序列的初始階數(shù)，根據(jù)歷史傳輸數(shù)據(jù)中信道的負(fù)載率、信道的信噪比及信道的誤碼率得到任意一條信道的預(yù)測(cè)影響因子，所述預(yù)測(cè)影響因子用于描述信道傳輸?shù)姆€(wěn)定性；

6、將初始階數(shù)記為q，按照時(shí)序順序獲取傳播時(shí)延序列的前q個(gè)傳播時(shí)延數(shù)據(jù)確定的窗口，記為初始窗口，將初始窗口在傳播時(shí)延序列向右滑動(dòng)一次，滑動(dòng)步長為1，得到第二初始窗口；根據(jù)初始窗口內(nèi)傳播時(shí)延數(shù)據(jù)的差異以及第二初始窗口內(nèi)傳播時(shí)延數(shù)據(jù)得到初始階數(shù)因子，根據(jù)初始階數(shù)因子對(duì)初始階數(shù)進(jìn)行調(diào)整得到第二階數(shù)；

7、將第二初始窗口的長度更新為第二階數(shù)，得到第二窗口，將第二窗口在傳播時(shí)延序列向右滑動(dòng)一次，滑動(dòng)步長為1，得到第三初始窗口；根據(jù)第三初始窗口內(nèi)傳播時(shí)延數(shù)據(jù)得到第二階數(shù)因子，根據(jù)第二階數(shù)因子對(duì)第二階數(shù)進(jìn)行調(diào)整得到第三階數(shù)；

8、將第三初始窗口的長度更新為第三階數(shù)，得到第三窗口；以此類推，直至窗口在傳播時(shí)延序列中滑動(dòng)完成，滑動(dòng)完成時(shí)最后得到的階數(shù)記為最終階數(shù)，利用最終階數(shù)和ma算法獲取任意一條信道的預(yù)測(cè)傳輸時(shí)延；

9、根據(jù)預(yù)測(cè)影響因子和預(yù)測(cè)傳輸時(shí)延得到任意一條信道的最終預(yù)測(cè)時(shí)延，依據(jù)任意一條信道的最終預(yù)測(cè)時(shí)延和預(yù)測(cè)影響因子切換待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的傳輸信道。

10、進(jìn)一步地，所述將歷史傳輸數(shù)據(jù)中的傳播時(shí)延數(shù)據(jù)進(jìn)行排列得的傳播時(shí)延序列，獲取傳播時(shí)延序列的初始階數(shù)，包括的具體步驟如下：

11、將歷史傳輸數(shù)據(jù)中的傳播時(shí)延數(shù)據(jù)按照時(shí)序順序進(jìn)行排列得到傳播時(shí)延序列，獲取傳播時(shí)延序列的自相關(guān)函數(shù)，將傳播時(shí)延序列的自相關(guān)函數(shù)的截尾作為傳播時(shí)延序列的初始階數(shù)。

12、進(jìn)一步地，所述根據(jù)歷史傳輸數(shù)據(jù)中信道的負(fù)載率、信道的信噪比及信道的誤碼率得到任意一條信道的預(yù)測(cè)影響因子，包括的具體步驟如下：

13、；

14、對(duì)于任意一條信道，式中，為該信道下轉(zhuǎn)接節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，將每兩個(gè)轉(zhuǎn)接節(jié)點(diǎn)之間的信道作為該信道的子信道，為該信道的第n條子信道的負(fù)載率，為該信道的第n條子信道的信噪比，為該信道的第n條子信道的誤碼率，為該信道的預(yù)測(cè)影響因子。

15、進(jìn)一步地，所述根據(jù)初始窗口內(nèi)傳播時(shí)延數(shù)據(jù)的差異以及第二初始窗口內(nèi)傳播時(shí)延數(shù)據(jù)得到初始階數(shù)因子，包括的具體步驟如下：

16、獲取初始窗口內(nèi)q個(gè)傳播時(shí)延數(shù)據(jù)的均值，記為mas；

17、；

18、對(duì)于初始窗口內(nèi)q個(gè)傳播時(shí)延數(shù)據(jù)，式中，為q個(gè)傳播時(shí)延數(shù)據(jù)中的第i個(gè)傳播時(shí)延數(shù)據(jù)，為取絕對(duì)值，為取最大值，為取最小值，為q個(gè)傳播時(shí)延數(shù)據(jù)中與mas差異最大的傳播時(shí)延數(shù)據(jù)，為q個(gè)傳播時(shí)延數(shù)據(jù)中與mas差異最小的傳播時(shí)延數(shù)據(jù)，表示初始窗口內(nèi)傳播時(shí)延數(shù)據(jù)的差異；

19、構(gòu)建一個(gè)空的偏離序列，將加入到偏離序列中，構(gòu)建一個(gè)空的接近序列，將加入到接近序列中；

20、根據(jù)第二初始窗口內(nèi)傳播時(shí)延數(shù)據(jù)，得到依據(jù)初始階數(shù)進(jìn)行下一次ma預(yù)測(cè)所獲得的偏移值和依據(jù)初始階數(shù)進(jìn)行下一次ma預(yù)測(cè)所獲得的接近值，根據(jù)所述偏移值、接近值、偏離序列及接近序列得到初始階數(shù)因子。

21、進(jìn)一步地，所述偏移值的具體獲取方法如下：

22、將第二初始窗口內(nèi)q個(gè)傳播時(shí)延數(shù)據(jù)的均值，記為ma1，，其中，為第二初始窗口內(nèi)q個(gè)傳播時(shí)延數(shù)據(jù)中的第j個(gè)傳播時(shí)延數(shù)據(jù)，為依據(jù)初始階數(shù)進(jìn)行下一次ma預(yù)測(cè)所獲得的偏移值。

23、進(jìn)一步地，所述接近值的具體獲取方法如下：

24、將第二初始窗口內(nèi)q個(gè)傳播時(shí)延數(shù)據(jù)的均值，記為ma1，，其中，為第二初始窗口內(nèi)q個(gè)傳播時(shí)延數(shù)據(jù)中的第j個(gè)傳播時(shí)延數(shù)據(jù)，為依據(jù)初始階數(shù)進(jìn)行下一次ma預(yù)測(cè)所獲得的接近值。

25、進(jìn)一步地，根據(jù)所述偏移值、接近值、偏離序列及接近序列得到初始階數(shù)因子，包括的具體步驟如下：

26、；

27、式中，為偏離序列中傳播時(shí)延數(shù)據(jù)的均值，為依據(jù)初始階數(shù)進(jìn)行下一次ma預(yù)測(cè)所獲得的偏移值，為接近序列中傳播時(shí)延數(shù)據(jù)的均值，為依據(jù)初始階數(shù)進(jìn)行下一次ma預(yù)測(cè)所獲得的接近值，為初始階數(shù)因子。

28、進(jìn)一步地，所述根據(jù)初始階數(shù)因子對(duì)初始階數(shù)進(jìn)行調(diào)整得到第二階數(shù)，包括的具體步驟如下：

29、；

30、式中，為初始階數(shù)因子，為初始階數(shù)，為第二階數(shù)，為向上取整，為向下取整。

31、進(jìn)一步地，所述根據(jù)預(yù)測(cè)影響因子和預(yù)測(cè)傳輸時(shí)延得到任意一條信道的最終預(yù)測(cè)時(shí)延，依據(jù)任意一條信道的最終預(yù)測(cè)時(shí)延和預(yù)測(cè)影響因子切換待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的傳輸信道，包括的具體步驟如下：

32、；

33、對(duì)于任意一條信道，式中，為該信道的預(yù)測(cè)傳輸時(shí)延，為該信道的預(yù)測(cè)影響因子，為該信道的信道帶寬，為待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包大小，為以自然常數(shù)為底的指數(shù)函數(shù)，為該信道的最終預(yù)測(cè)時(shí)延；

34、獲取每一條信道的最終預(yù)測(cè)時(shí)延和每一條信道的預(yù)測(cè)影響因子，若待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包需要實(shí)時(shí)傳輸，將最終預(yù)測(cè)時(shí)延最小值對(duì)應(yīng)的信道作為待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的傳輸信道，若待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包需要穩(wěn)定傳輸，將預(yù)測(cè)影響因子最大值對(duì)應(yīng)的信道作為待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的傳輸信道。

35、本發(fā)明還提出了一種船舶網(wǎng)絡(luò)多通路智能通信系統(tǒng)，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述處理器執(zhí)行所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序，以實(shí)現(xiàn)前述所述方法的步驟。

36、本發(fā)明的技術(shù)方案的有益效果是：本發(fā)明在對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳輸時(shí)，不是利用傳統(tǒng)的手動(dòng)鏈路切換，而是基于每條信道的歷史傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)包的傳輸時(shí)延預(yù)測(cè)，將歷史傳輸數(shù)據(jù)中的傳播時(shí)延數(shù)據(jù)進(jìn)行排列得的傳播時(shí)延序列并獲取初始階數(shù)，根據(jù)歷史傳輸數(shù)據(jù)中信道的負(fù)載率、信道的信噪比及信道的誤碼率得到任意一條信道的預(yù)測(cè)影響因子，預(yù)測(cè)影響因子表示信道傳輸?shù)姆€(wěn)定性，根據(jù)傳播時(shí)延序列中傳播時(shí)延數(shù)據(jù)的差異和初始階數(shù)得到階數(shù)因子，通過階數(shù)因子對(duì)階數(shù)進(jìn)行不斷調(diào)整，進(jìn)而得到信道的預(yù)測(cè)傳輸時(shí)延，通過對(duì)待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包需求不同進(jìn)行考慮，智能切換選擇合適的信道進(jìn)行傳輸，提高船舶網(wǎng)絡(luò)多通路的智能通信，在實(shí)現(xiàn)了船舶網(wǎng)絡(luò)智能通信的同時(shí)，增強(qiáng)了信息傳播的時(shí)效性，提升了從船舶通信的傳輸效率。