[发明专利]基于半监督学习算法的无人机通信频段分配系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于半监督学习算法的无人机通信频段分配系统及方法，系统包括地面控制中心和机载控制端，方法为首先地面控制中心对预使用频段进行频谱扫描，并判断该频段上是否存在干扰，若该频段存在干扰，则跳转至下一频段继续进行频谱扫描，通过这种方法以确定无人机在正式飞行之前能够良好的与地面控制中心完成通信。然后，在无人机正常工作时利用无人机自身的机载控制端对当前无人机通信频段信息与工作情况进行循环检测，并对其他频段的空闲状况进行预测，在当前通信频段受到干扰时，能够快速的进行频段切换，避免无人机的正常遥测信息与数据传输受到不必要的干扰，从而提高无人机的工作效率与抗干扰性。

技术领域

本发明涉及无人机通信技术领域，更具体地，涉及一种基于半监督学习算法的无人机通信频段分配系统及方法。

背景技术

近年来，人工智能技术逐渐完善，推动着无人机行业快速发展，伴随着无人机应用场景的不断拓展，无人机在民用领域的航拍、无线图传、环境监测与工业测绘等方面得到了广泛的应用。当前，国家对于专用的航空航天飞行器已经留有专用的频谱划分频段，而民用无人机只能利用传统工业、电讯业和医疗频段来完成与地面的实时测控与信息图传，其中，433MHz-440MHz、840.5MHz-845MHz、1.438GHz-1.44GHz、2.4GHz-2.44GHz都是可以利用的免费公开频段，433MHz及以下频段很难满足无人机实现高清图传的带宽要求。通信频段固定的无人机在使用过程中，很容易受到其他干扰信号的影响，很可能会造成无人机通讯中断、图像传输失败、遥控信息失灵等现象。

中国专利文献中公开了一种无人机汇聚网络信道资源分配的方法和装置，详见公布号CN111182640A，将无人机的通信信道按时间等间隔的划分成时帧，并将该方法应用于中心无人机为各业务无人机分配任务，在分配信道资源时，综合考虑了无线网络的状态，从而保障了无人机的通信、视频类业务的实时性和有效性。

中国专利文献中公开了一种支持不同QoS的无人机信道资源分配方法，详见公布号CN112040440A，该方法中包含了移动预测、流量测试、为视频传输及其他业务分配资源等步骤，根据无人机的业务流量需求来分配信道资源，保障了视频业务的带宽需要，同时也避免了无人机移动而产生的链路中断。

如何能对无人机预使用的通信频段进行高效且低成本地干扰信号检测与识别，并对通信频段进行快速分配及切换，是当前保证无人机信息传输质量和提高无人机通信抗干扰性的一个难题。

上述提及的“一种无人机汇聚网络信道资源分配的方法和装置”，该方法仅应用于工作状态下的中心无人机与其他各业务无人机之间的通信，中心无人机将业务数据按类型进行分类，根据不同的业务需求来对各无人机分配合适的信道。其仅优先保障视频业务，而且如分配的频段上存在干扰，视频传输质量仍会受到影响。

上述提及的“一种支持不同QoS的无人机信道资源分配方法”，该方法在为无人机分配通信频段前，会根据通信需求所需要的最小带宽来计算出最小传输时间，而实际分配值需要根据下个时帧信道的拥塞情况来调整，如果当前通信信道资源比较紧张，则可能会尽量减少分配值从而为其他业务腾出更多的信道资源。

发明内容

本发明的目的是：针对当前无人机通信频段容易受到噪声干扰以及应对方法不足的情况，而提出了一种基于半监督学习算法的无人机通信频段分配系统及方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：基于半监督学习算法的无人机通信频段分配系统，包括地面控制中心和机载控制端，所述机载控制端安装在无人机上；其特征在于：所述地面控制中心和机载控制端均包括相同的无线通信模块和频谱感知模块，地面控制中心的无线通信模块与机载控制端的无线通信模块无线连接；频谱感知模块用于对无人机所有可用频段的频谱进行感知，以得到无人机所占用频段以及预占用频段的频谱数据；