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、價格低、綠色環(huán)保等優(yōu)點，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ぞ撸诖翱缪蠛叫兄须x不開通信技術(shù)，在確保遇險安全報警的同時，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，是未來船舶發(fā)展的重點方向。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)險識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)備有獨特的特點，如傳輸速率高、覆蓋范圍廣等。然而，各通信系統(tǒng)獨立運(yùn)行，需人工根據(jù)實際需求進(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)明一個實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)中的傳播時延數(shù)據(jù)進(jìn)行排列得的傳播時延序列，獲取傳播時延序列的初始階數(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)測影響因子，所述預(yù)測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，按照時序順序獲取傳播時延序列的前q個傳播時延數(shù)據(jù)確定的窗口，記為初始窗口，將初始窗口在傳播時延序列向右滑動一次，滑動步長為1，得到第二初始窗口；根據(jù)初始窗口內(nèi)傳播時延數(shù)據(jù)的差異以及第二初始窗口內(nèi)傳播時延數(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延序列向右滑動一次，滑動步長為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，直至窗口在傳播時延序列中滑動完成，滑動完成時最后得到的階數(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)測傳輸時延；

9、根據(jù)預(yù)測影響因子和預(yù)測傳輸時延得到任意一條信道的最終預(yù)測時延，依據(jù)任意一條信道的最終預(yù)測時延和預(yù)測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)中的傳播時延數(shù)據(jù)進(jìn)行排列得的傳播時延序列，獲取傳播時延序列的初始階數(shù)，包括的具體步驟如下：

11、將歷史傳輸數(shù)據(jù)中的傳播時延數(shù)據(jù)按照時序順序進(jìn)行排列得到傳播時延序列，獲取傳播時延序列的自相關(guān)函數(shù)，將傳播時延序列的自相關(guān)函數(shù)的截尾作為傳播時延序列的初始階數(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)測影響因子，包括的具體步驟如下：

13、；

14、對于任意一條信道，式中，為該信道下轉(zhuǎn)接節(jié)點的數(shù)量，將每兩個轉(zhuǎn)接節(jié)點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)測影響因子。

15、進(jìn)一步地，所述根據(jù)初始窗口內(nèi)傳播時延數(shù)據(jù)的差異以及第二初始窗口內(nèi)傳播時延數(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個傳播時延數(shù)據(jù)的均值，記為mas；

17、；

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

19、構(gòu)建一個空的偏離序列，將加入到偏離序列中，構(gòu)建一個空的接近序列，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個傳播時延數(shù)據(jù)的均值，記為ma1，，其中，為第二初始窗口內(nèi)q個傳播時延數(shù)據(jù)中的第j個傳播時延數(shù)據(jù)，為依據(jù)初始階數(shù)進(jìn)行下一次ma預(yù)測所獲得的偏移值。

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

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)測所獲得的偏移值，為接近序列中傳播時延數(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)測影響因子和預(yù)測傳輸時延得到任意一條信道的最終預(yù)測時延，依據(jù)任意一條信道的最終預(yù)測時延和預(yù)測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、對于任意一條信道，式中，為該信道的預(yù)測傳輸時延，為該信道的預(yù)測影響因子，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)測時延；

34、獲取每一條信道的最終預(yù)測時延和每一條信道的預(yù)測影響因子，若待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包需要實時傳輸，將最終預(yù)測時延最小值對應(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)測影響因子最大值對應(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)，包括存儲器和處理器，所述處理器執(zhí)行所述存儲器存儲的計算機(jī)程序，以實現(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)明在對數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳輸時，不是利用傳統(tǒng)的手動鏈路切換，而是基于每條信道的歷史傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)包的傳輸時延預(yù)測，將歷史傳輸數(shù)據(jù)中的傳播時延數(shù)據(jù)進(jìn)行排列得的傳播時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)測影響因子，預(yù)測影響因子表示信道傳輸?shù)姆€(wěn)定性，根據(jù)傳播時延序列中傳播時延數(shù)據(jù)的差異和初始階數(shù)得到階數(shù)因子，通過階數(shù)因子對階數(shù)進(jìn)行不斷調(diào)整，進(jìn)而得到信道的預(yù)測傳輸時延，通過對待傳輸?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，在實現(xiàn)了船舶網(wǎng)絡(luò)智能通信的同時，增強(qiáng)了信息傳播的時效性，提升了從船舶通信的傳輸效率。