CN113271163B

CN113271163B - 无人机自适应选频方法、装置、设备及存储介质

Info

Publication number: CN113271163B
Application number: CN202110820276.4A
Authority: CN
Inventors: 邓松茂
Original assignee: Shenzhen Wanlian Hangtong Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Dayou Wanlian (Shenzhen) Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2021-07-20
Filing date: 2021-07-20
Publication date: 2021-11-05
Anticipated expiration: 2041-07-20
Also published as: CN113271163A

Abstract

本申请提供了一种无人机自适应选频方法，包括：获取无人机当前地理位置和当前时间，当前地理位置包括：当前经度、当前纬度和当前海拔高度；然后分别获取与当前经度对应的经度频点概率矩阵，与当前纬度对应的纬度频点概率矩阵，与当前海拔高度对应的高度频点概率矩阵，与当前时间对应的时间频点概率矩阵，继而筛选出对应的候选频率集，候选频率集中包括多个候选频率点；从所述候选频率集中选出目标频率点，将所述目标频率点作为所述无人机的当前通信频率点。该无人机自适应选频方法可以快速简便地选出目标频率点进行通信，大大提高了通信效率。此外，还提出了一种无人机自适应选频装置、设备和存储介质。

Description

无人机自适应选频方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本申请涉及自适应选频技术领域，特别涉及为一种无人机自适应选频方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

现在，各个国家和地区都对无线电频率的使用做出了规定，不同制式的设备分配不同的频率，但是无线电频率是非常紧张的资源，某些频段使用非常拥挤，而有些频段的利用率较低。频率的使用还有时间相关性和地区相关性，有的时间段呈现拥挤，有的时间段则经常处于空闲，有的地区频率的使用已经达到过载，有的地区频率资源使用还相当富余。

对于无人机作业来说，无线通信的稳定性与可靠性，直接关系着作业任务的完成质量，甚至是影响飞行安全。由于无人机作业具有时间不确定性，而且经常伴随着作业地点变化，难以对频率的使用做出准确的预测和规划。飞行过程中很可能由于无线通信频率被占用而造成通信中断，飞行器的状态容易酿成飞行安全事故。

而传统的自动通信方式是通过主动嗅探目标范围内频率的可通程度、占用情况、信道质量、信噪比、拥挤程度来为设备选择工作频点提供依据。由于在每次工作前都需要先对信道进行探测，导致通信效率低。

为了解决通信效率低的问题，专利公开号为CN110620626A的案件中提出了一种可以快速建链的方法，先是通过基于频率预测模型预测出可用频段范围，然后通过频谱感知在可用频段范围内选出最优频段范围，最后在最优频段中选出最优频点快速建链。

上述方案中虽然在一定程度上提高了建链的速度，但是上述过程中选出最优频点的方式比较复杂，导致选出最优频点的效率还是比较低。

发明内容

基于此，提出了一种可以快捷地选出最优频点的无人机自适应选频方法，该方法可以便捷且迅速地选出目标频点进行通信，从而大大提高了无人机的通信效率。

为实现上述目的，本申请第一方面提供一种无人机自适应选频方法，包括：

获取无人机当前地理位置和当前时间，所述当前地理位置包括：当前经度、当前纬度和当前海拔高度；

获取与当前经度对应的经度频点概率矩阵，所述经度频点概率矩阵中记录了当前经度在不同频点下的历史可通频率；

获取与当前纬度对应的纬度频点概率矩阵，所述纬度频点概率矩阵中记录了当前纬度在不同频点下的历史可通概率；

获取与当前海拔高度对应的高度频点概率矩阵，所述高度频点概率矩阵中记录了当前海拔高度在不同频点下的历史可通概率；

获取与当前时间对应的时间频点概率矩阵，所述时间频点概率矩阵中记录了当前时间在不同频点下的历史可通概率；

根据所述经度频点概率矩阵、纬度频点概率矩阵、所述高度频点概率矩阵和所述时间频点概率矩阵筛选出对应的候选频率集，所述候选频率集中包括多个候选频率点；

从所述候选频率集中选出目标频率点，将所述目标频率点作为所述无人机的当前通信频率点。

为实现上述目的，本申请第二方面提供一种无人机自适应选频装置，包括：

第一获取模块，用于获取无人机当前地理位置和当前时间，当前地理位置包括：当前经度、当前纬度和当前海拔高度；

第二获取模块，用于获取与当前经度对应的经度频点概率矩阵，经度频点概率矩阵中记录了当前经度在不同频点下的历史可通频率；获取与当前纬度对应的纬度频点概率矩阵，纬度频点概率矩阵中记录了当前纬度在不同频点下的历史可通概率；获取与当前海拔高度对应的高度频点概率矩阵，高度频点概率矩阵中记录了当前海拔高度在不同频点下的历史可通概率；获取与当前时间对应的时间频点概率矩阵，时间频点概率矩阵中记录了当前时间在不同频点下的历史可通概率；

筛选模块，用于根据经度频点概率矩阵、纬度频点概率矩阵、高度频点概率矩阵和时间频点概率矩阵筛选出对应的候选频率集，候选频率集中包括多个候选频率点；

选择模块，用于从候选频率集中选出目标频率点，将目标频率点作为无人机的当前通信频率点。

为实现上述目的，本申请第三方面提供一种无人机自适应选频设备，包括：

包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：

为实现上述目的，本申请第四方面提供一种计算机可读存储介质，包括：存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：获取无人机当前地理位置和当前时间，所述当前地理位置包括：当前经度、当前纬度和当前海拔高度；

上述无人机自适应选频方法、装置、设备及存储介质，首先获取无人机当前经度、当前纬度、当前海拔高度和当前时间，然后分别获取当前经度对应的经度频点概率矩阵、当前纬度对应的纬度频点概率矩阵、当前海拔高度对应的高度频点概率矩阵和当前时间对应的时间频点概率矩阵，最后根据经度概率矩阵、纬度频点概率矩阵、所述高度频点概率矩阵和所述时间频点概率矩阵筛选出候选频率集，然后从候选频率集选出目标频率点作为无人机的当前通信频率点。在上述无人机自适应选频过程中，预先存储了每个因素（纬度、经度、海拔高度、时间）在不同频点下的历史可通概率，获取到无人机的当前地理位置和当前时间便可直接获取相应的概率矩阵，然后根据各个概率矩阵就可以筛选出候选频率集，进而选出目标频率点，整个选频过程简便快捷，大大提高了无人机自适应选频的通信效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为一个实施例中无人机自适应选频方法的流程图；

图2为另一个实施例中无人机自适应选频方法的流程图；

图3为一个实施例中无人机自适应选频装置的流程图；

图4为另一个实施例中无人机自适应选频装置的流程图；

图5为一个实施例中无人机自适应选频设备的内部结构图。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

下面将结合本申请的实施例中的附图，对本申请的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”、“包含”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。在本申请的权利要求书、说明书以及说明书附图中的术语，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体/操作/对象与另一个实体/操作/对象区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体/操作/对象之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其他实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其他实施例相结合。

如图1所示，提出了一种无人机自适应选频方法，该方法可以应用于无人机，也可以应用于与无人机连接的计算机设备（比如，服务器），本实施例以应用于无人机举例说明。上述方法具体包括如下步骤：

步骤102，获取无人机当前地理位置和当前时间，当前地理位置包括：当前经度、当前纬度和当前海拔高度。

其中，当前地理位置是指无人机当前所处的位置，包括：经度、纬度和海拔高度。当前时间是指一天之内（24小时）的某个时间点，比如，上午9点15分。

步骤104，获取与当前经度对应的经度频点概率矩阵，经度频点概率矩阵中记录了当前经度在不同频点下的历史可通频率。

其中，经度频点概率矩阵中记录了当前经度在不同频点下的历史可通概率。在无人机的数据库中预先存储了每个经度在不同频点下的历史可通概率，所以获取到当前经度后，就可以直接查找与当前经度对应的不同频点下的历史可通概率。历史可通概率是通过大数据统计得到的。可以预先将服务器中记录的各个频点的历史可通概率下载到无人机，这样就可以直接从本地获取相应的数据，有利于提高数据获取效率。

历史可通概率的统计有多种方法，一种是预先定义可通范围，统计在该可通范围内的概率。比如，将信噪比在5dB以上的定义为可通范围，那么根据历史记录统计在该经度下达到5dB以上的概率。一种是针对每一通信性能值，分别统计该经度在每一通信性能值下不同频点的历史可通概率。

通信性能值的计算是可以根据实际情况自定义设置的，通信性能值的设置与信噪比、信纳德（信纳比）、接收信号强度等中的至少一个相关。信噪比是指一个电子设备或者电子系统中信号与噪声的比例，实质上是正常声音信号与信号噪声信号比值，用dB表示，一般来说，信噪比越大，说明混在信号里的噪声越小，信号的质量越高，否则相反。信纳德（SINAD），也叫信纳比，和信噪比相比，它包含信号失真，而信噪比不包含信号失真。接收信号强度也常常作为通信性能值的评价指标，接收信号强度越大，说明通信质量越好。

步骤106，获取与当前纬度对应的纬度频点概率矩阵，纬度频点概率矩阵中记录了当前纬度在不同频点下的历史可通概率。

其中，纬度频点概率矩阵中记录了当前经度在不同频点下的历史可通概率。在数据库中预先存储了每个纬度在不同频点下的历史可通概率，所以获取到当前纬度后，就可以直接查找与当前纬度对应的不同频点下的历史可通概率。历史可通概率是通过大数据统计得到的。统计的方法可以采用似然概率分布的的统计方法，也可以采用直接统计方法。

步骤108，获取与当前海拔高度对应的高度频点概率矩阵，高度频点概率矩阵中记录了当前海拔高度在不同频点下的历史可通概率。

其中，海拔高度频点概率矩阵中记录了当前海拔高度在不同频点下的历史可通概率。在数据库中预先存储了每个海拔高度在不同频点下的历史可通概率，所以获取到当前海拔高度后，就可以直接查找与当前海拔高度对应的不同频点下的历史可通概率。由于无人机飞行通常是在一定高度下飞行的，所以在确定的通信频率时，是需要确定海拔高度的，海拔高度对频率的影响往往还比较大。

步骤110，获取与当前时间对应的时间频点概率矩阵，时间频点概率矩阵中记录了当前时间在不同频点下的历史可通概率。

其中，不同时间点的通信拥挤程度是不同的，所以需要考虑时间的因素。时间频点概率矩阵中记录了当前时间（即当前时刻）在不同频点下的历史可通概率。在数据库中预先存储了每个时间点在不同频点下的历史可通概率，所以获取到当前时间后，就可以直接查找与当前时间对应的不同频点下的历史可通概率。

步骤112，根据经度频点概率矩阵、纬度频点概率矩阵、高度频点概率矩阵和时间频点概率矩阵筛选出对应的候选频率集，候选频率集中包括多个候选频率点。

其中，在确定了上述经度频点概率矩阵、纬度频点概率矩阵、高度频点概率矩阵和时间频点概率矩阵后，就可以综合得到当前经度、当前纬度、当前海拔高度和当前时间对应的各个频点对应的可通概率。具体的计算方式可以采用加权求和的方式。比如，假设

表示经度频点概率矩阵、

表示纬度频点概率矩阵、

表示高度频点概率矩阵和

表示时间频点概率矩阵，那么采用如下公式计算得到各个频点的可通概率：

，其中，

和

表示相应的权重矩阵。

根据各个频点的可通概率选出候选频率集，候选频率集的选择方式有多种，一种方式是将可通概率按照从大到小的顺序进行排序，然后选出前预设数量（比如，前10）的频点组成候选频率集。一种方式是，将可通概率大于预设阈值（比如，大于80%）的频点加入到候选频率集中。

步骤114，从候选频率集中选出目标频率点，将目标频率点作为无人机的当前通信频率点。

其中，在确定了候选频率集后，从候选频率集中选出可通概率最高的频点，然后获取该频点的当前可通情况，若可通，则将该可通概率最高的频点作为目标频率点，若不可通，则从剩下的候选频率集中选出可通概率最高的频点，同样，判断当前是否可通，直到找到可通的频率点作为目标频率点进行通信。

在一个实施例中，可以采用最大似然函数筛选出目标频率点，如下公式所示：

其中，

为频率点，

为在该频率点下的无人机上无线数据链设备的通信性能值，

取值范围为0~1,1为全程良好通信，0为不可通信；

为所处地理位置的纬度，

为所处地理位置的经度，

为所处地理位置的海拔高度，

为所处地理位置的时间。

在已知当前经度、当前纬度、当前海拔高度和当前时间时，对频率进行求导，即导数等于0时，相应的频率点的可通概率最大，将该可通概率最大的频率点作为目标频率点。

上述无人机自适应选频方法，首先获取无人机当前经度、当前纬度、当前海拔高度和当前时间，然后分别获取当前经度对应的经度频点概率矩阵、当前纬度对应的纬度频点概率矩阵、当前海拔高度对应的高度频点概率矩阵和当前时间对应的时间频点概率矩阵，最后根据经度概率矩阵、纬度频点概率矩阵、高度频点概率矩阵和时间频点概率矩阵筛选出候选频率集，然后从候选频率集选出目标频率点作为无人机的当前通信频率点。在上述无人机自适应选频过程中，预先存储了每个因素（纬度、经度、海拔高度、时间）在不同频点下的历史可通概率，获取到无人机的当前地理位置和当前时间便可直接获取相应的概率矩阵，然后根据各个概率矩阵就可以筛选出候选频率集，进而选出目标频率点，整个选频过程简便快捷，大大提高了无人机自适应选频的通信效率。

在一个实施例中，根据经度频点概率矩阵、纬度频点概率矩阵、高度频点概率矩阵和时间频点概率矩阵筛选出对应的候选频率集，候选频率集中包括多个候选频率点，包括：获取经度频点概率矩阵对应的经度权重，经度权重是根据当前经度对频点的可通概率的影响确定的；获取纬度频点概率矩阵对应的纬度权重，纬度权重是根据当前纬度对频点的可通概率的影响确定的；获取高度频点概率矩阵对应的高度权重，高度权重是根据当前海拔高度对应的传输损耗确定的；获取时间频点概率矩阵对应的时间权重，时间权重是根据当前时间对频点的可通概率的影响确定的；根据经度频点概率矩阵、经度权重、纬度频点概率矩阵、纬度权重、高度频点概率矩阵、高度权重、时间频点概率矩阵和时间权重计算得到每个频点的概率；按照频点的概率的大小进行排序，选出排名靠前的预设数量的频点加入候选频率集。

其中，由于不同因素对各个频点的可通概率的影响是不同的，所以在计算各个频点的可通概率时，需要获取相应的因素权重，包括：经度权重、纬度权重、海拔高度权重和时间权重。其中，经度权重、纬度权重以及时间权重都是根据相应的影响确定的，然后高度权重是根据传输损耗确定的，高度相对于其它因素，对频点的可通概率的影响更大，所以对于高度权重的确定有相应的特殊性。在确定了各个因素的权重后，就可以按照加权求和的方式计算得到在当前地理位置和当前时间下的各个频点的可通概率，然后根据可通概率的大小筛选出候选频率集。上述过程中，考虑到了经度、纬度、海拔高度和时间等因素对于频点的可通概率的影响不同，设置了经度权重、纬度权重、高度权重和时间权重，使得计算得到的每个频点的可通概率更加准确，从而有利于筛选出最优的候选频率集。

如图2所示，在一个实施例中，提出了一种无人机自适应选频方法，包括：

步骤201，获取无人机当前地理位置和当前时间，当前地理位置包括：当前经度、当前纬度和当前海拔高度。

步骤202，获取选择的通信性能值范围，通信性能值范围中包括多个通信性能值。

其中，通信性能值范围可以根据需要选择，比如，对于通信质量要求高时，选择较好的通信性能值范围。举个例子，假设以信噪比SNR作为衡量通信性能的指标，信噪比的取值范围在-3dB-27dB之间，值越大，表示通信性能越好，所以对于通信质量要求高的情况，选择15dB-27dB的通信范围。通信性能值范围内是包括多个通信性能值（还可以称为通信性能描述值）的，每个通信性能值下都对应有相应的经度频点概率矩阵、纬度频点概率矩阵、高度频点概率矩阵和时间频点概率矩阵。

步骤204，分别获取当前经度在每一通信性能值下对应的经度频点概率矩阵，每个通信性能值对应一个经度频点概率矩阵。

其中，为了更灵活地适应选择的不同通信性能值范围，经度频点概率矩阵是与每个通信性能值对应关联的，即一个通信性能值对应一个经度频点概率矩阵，在已知选择的通信性能值范围后，在当前经度下，分别获取每一通信性能值对应的经度频点概率矩阵，假设通信性能值范围为15dB-20dB，那么里面包含有6个通信性能值(分别为15dB、16dB、17dB、18dB、19dB和20dB),相应地获取得到6个经度频率概率矩阵，每个经度频点概率矩阵中记录在相应的通信性能值下每个频点的可通概率。

步骤206，分别获取当前纬度在每一通信性能值下对应的纬度频点概率矩阵，每个通信性能值对应一个纬度频点概率矩阵。

其中，为了更灵活地适应选择的不同通信性能值范围，纬度频点概率矩阵也是与每个通信性能值对应关联的，即一个通信性能值对应一个纬度频点概率矩阵，在已知选择的通信性能值范围后，在当前纬度下，分别获取每一通信性能值对应的纬度频点概率矩阵。

步骤208，分别获取当前海拔高度在每一通信性能值下对应的高度频点概率矩阵，每个通信性能值对应一个高度频点概率矩阵。

其中，为了更灵活地适应选择的不同通信性能值范围，高度频点概率矩阵与每个通信性能值对应关联，在已知选择的通信性能值范围后，在当前海拔高度下，分别获取每一通信性能值对应的高度频点概率矩阵。

步骤210，分别获取当前时间在每一通信性能值下对应的时间频点概率矩阵，每个通信性能值对应一个时间频点概率矩阵。

其中，时间频点概率矩阵也是和通信性能值对应关联的，在已知选择的通信性能值范围后，在当前时间下分别获取每一通信性能值对应的时间频点概率矩阵。

步骤212，根据同一通信性能值对应的经度频点概率矩阵、纬度频点概率矩阵、高度频点概率矩阵和时间频点概率矩阵计算得到在同一通信性能值下不同频率点对应的可通概率。

其中，在同一通信性能值下，计算当前地理位置和当前时间点对应的不同频率点对应的可通概率。同样地，每个通信性能值下都会对应有一个不同频率点对应的可通概率。

在一个实施例中，在每个通信性能值下不同频率点对应的可通概率的具体计算方式是：获取经度权重、纬度权重、高度权重和时间权重，根据同一通信性能值对应的经度频点概率矩阵、纬度频点概率矩阵、高度频点概率矩阵、时间频点概率矩阵以及相应的经度权重、纬度权重、高度权重和时间权重计算得到同一通信性能值下不同频率点对应的可通概率。

步骤214，根据每个通信性能值下不同频率点对应的可通概率计算得到每个频率点在通信性能值范围内的可通概率。

其中，综合每个通信性能值下不同频率点对应的可通概率得到每一频率点在选择的通信性能值范围内的可通概率。计算的方式可以采用简单的加和运算，比如，对于A频率点，在通信性能值X1下对应的可通概率为x1,在通信性能值X2下对应的可通概率为x2，在通信性能值X3下对应的可通概率为x3……，那么A频率点在通信性能值范围内的可通概率为x1+x2+x3+……。

步骤216，根据每个频率点在通信性能值范围内的可通概率确定候选频率集。

步骤218，从候选频率集中选出目标频率点，将目标频率点作为无人机的当前通信频率点。

其中，在计算得到每个频率点在通信性能值范围内的可通概率后，就可以根据每个频率点的可通概率筛选出候选频率集。

上述实施例中，针对每个通信性能值计算在该通信性能值下的各个频率点的可通概率，然后计算在通信性能值范围内的可通概率，这样可以灵活地适应不同的通信性能范围，从而使得无人机自适应选频更加灵活。

在一个实施例中，分别获取当前经度在每一通信性能值下对应的经度频点概率矩阵，每个通信性能值对应一个经度频点概率矩阵，包括：从数据库中提取当前经度在每一通信性能值下对应的经度频点概率矩阵，数据库中分别存储了不同通信性能值下对应的经度频点总概率矩阵，一个通信性能值对应一个经度频点总概率矩阵，经度频点总概率矩阵中记录了不同经度下不同频率点的历史可通概率；

分别获取当前纬度在每一通信性能值下对应的纬度频点概率矩阵，每个通信性能值对应一个纬度频点概率矩阵，包括：从数据库中提取当前纬度在每一通信性能值下对应的纬度频点概率矩阵，数据库中分别存储了不同通信性能值下对应的纬度频点总概率矩阵，一个通信性能值对应一个纬度频点总概率矩阵，纬度频点总概率矩阵中记录了不同纬度下不同频率点的历史可通概率；

获取与当前海拔高度对应的高度频点概率矩阵，包括：从数据库中提取当前海拔高度在每一通信性能值下对应的高度频点概率矩阵，数据库中分别存储了不同通信性能值下对应的高度频点总概率矩阵，一个通信性能值对应一个高度频点总概率矩阵，高度频点总概率矩阵中记录了不同高度下不同频率点的历史可通概率；

获取与当前时间对应的时间频点概率矩阵，包括：从数据库中提取当前时间在每一通信性能值下对应的时间频点概率矩阵，数据库中分别存储了不同通信性能值下对应的时间频点总概率矩阵，一个通信性能值对应一个时间频点总概率矩阵，时间频点总概率矩阵中记录了不同时间下不同频率点的历史可通概率。

其中，预先在数据库中分别存储了不同通信性能值下对应的经度频点总概率矩阵、纬度频点总概率矩阵、高度频点总概率矩阵和时间频点总概率矩阵。即一个通信性能值分别和一个经度频点总概率矩阵、一个纬度频点总概率矩阵、一个高度频点总概率矩阵和一个时间频点总概率矩阵对应。经度频点总概率矩阵中记录了不同经度下不同频率点的历史可通概率，纬度频点总概率矩阵中记录了不同纬度下不同频率点的历史可通概率，高度频点总概率矩阵中记录了不同高度下不同频率点的历史可通概率，时间频点总概率矩阵中记录了不同时间下不同频率点的历史可通概率。

在一个实施例中，假设对于某一个无线工作频段，其中包含了f1,f2,f3,f4……fn等n个工作频点。在以海拔高度为考虑的情况下，h个不同的海拔高度情形下，不同的工作频点下达到某一通信效果（SNR=某个具体数值）所形成统计的高度频点总概率矩阵如下式所示：

与此类似，经度频点总概率矩阵、纬度频点总概率矩阵、时间频点总概率矩阵如下式表示：

。

在获取到当前地理位置和当前时间后，就可以直接提取当前经度在每一通信性能值下对应的经度频点概率矩阵、当前纬度在每一通信性能值下对应的纬度频点概率矩阵、当前海拔高度在每一通信性能值下对应的高度频点概率矩阵以及当前时间在每一通信性能值下对应的时间频点概率矩阵。上述获取经度频点概率矩阵、纬度频点概率矩阵、高度频点概率矩阵和时间频点概率矩阵的方式快速简便，从而使得无人机自适应选频的效率得到了大大的提升。

在一个实施例中，经度频点总概率矩阵是通过如下方式得到的：获取历史工作日志中记录的在不同地理位置、不同时间点记录的不同频率点的通信性能值；从历史工作日志中提取出同一通信性能值下对应的各个地理位置和各个时间点；统计同一通信性能值下同一经度下每个频率点出现的第一次数，根据第一次数和同一通信性能值对应的总次数计算得到同一经度下达到同一通信性能值的各个频率点的历史可通概率；根据同一通信性能值下不同经度对应的各个频率点的历史可通概率得到与同一通信性能值对应的经度频点总概率矩阵；

纬度频点总概率矩阵是通过如下方式得到的：统计同一通信性能值下同一纬度下每个频率点出现的第二次数，根据第二次数和同一通信性能值对应的总次数计算得到同一纬度下达到同一通信性能值的各个频率点的历史可通概率；根据同一通信性能值下不同纬度对应的各个频率点的历史可通概率得到纬度频点总概率矩阵；

高度频点总概率矩阵是通过如下方式得到的：统计同一通信性能值下同一高度下每个频率点出现的第三次数，根据第三次数和同一通信性能值对应的总次数计算得到同一高度下达到同一通信性能值的各个频率点的历史可通概率；根据同一通信性能值下不同高度对应的各个频率点的历史可通概率得到高度频点总概率矩阵；

时间频点总概率矩阵是通过如下方式得到的：统计同一通信性能值下同一时间下每个频率点出现的第四次数，根据第四次数和同一通信性能值对应的总次数计算得到同一时间下达到同一通信性能值的各个频率点的可通概率；根据同一通信性能值下不同时间对应的各个频率点的可通概率得到时间频点总概率矩阵。

其中，经度频点总概率矩阵、纬度频点总概率矩阵、高度频点总概率矩阵以及时间频点总概率矩阵中的不同频率点对应的历史可通概率是统计得到的。在一个实施例中，历史工作日志的记录格式如下表1中所示：

表1

针对每一通信性能值，分别统计在每个经度下各个频率点的历史可通概率，在每个纬度下各个频率点的历史可通概率，在每个高度下各个频率点的历史可通概率和在每个时间下各个频率点的历史可通概率。具体地，历史工作日志中记录了在不同地理位置、不同时间点下不同频率点的通信性能值，首先，计算同一通信性能值对应的总次数，比如，历史工作日志中达到20dB通信性能值的有10000次记录，那么总次数就是10000次。然后再分别统计不同纬度下不同频率点达到该20dB通信性能值的次数，比如，某一经度下某一频率达到20dB通信性能值的次数是100次，那么该经度下该频率点对应的历史可通概率为100/10000=1%。

在一个实施例中，经度频点总概率矩阵、纬度频点总概率矩阵、高度频点总概率矩阵和时间频点总概率矩阵，可以采用最大似然函数计算得到。具体地，

获取历史工作日志中记录的在不同地理位置、不同时间点记录的不同频率点的通信性能值。根据历史工作日志采用最大似然函数确定在不同条件下的每个频率点对应的可通概率。

最大似然函数的公式如下：

其中，

为频率点，

为在该频率点下的无人机上无线数据链设备的通信性能值，

取值范围为0~1,1为全程良好通信，0为不可通信；

为所处地理位置的纬度，

为所处地理位置的经度，

为所处地理位置的海拔高度，

为所处地理位置的时间。

对于经度频点总概率矩阵，首先固定某一经度，然后计算在该经度下，每个频率点达到各个通信性能值对应的可通概率。依次计算每个经度下每个频率点达到达到各个通信性能值对应的可通概率。然后统计同一通信性能值下对应的各个经度频点概率矩阵，一个经度对应一个经度频率概率矩阵，进而得到经度频点总概率矩阵。对于纬度频率总概率矩阵、高度频点总概率矩阵、时间频点总概率矩阵采用类似的方式，利用最大似然函数计算时，需要先固定一个值（比如，固定一个高度或一个时间），然后再统计。

在一个实施例中，通信性能值是根据通信信噪比、信纳德、接收信号强度中的至少一个确定的。

其中，信噪比是指一个电子设备或者电子系统中信号与噪声的比例，实质上是正常声音信号与信号噪声信号比值，用dB表示，一般来说，信噪比越大，说明混在信号里的噪声越小，信号的质量越高，否则相反。信纳德（SINAD），也叫信纳比，和信噪比相比，它包含信号失真，而信噪比不包含信号失真。接收信号强度也常常作为通信性能值的评价指标，接收信号强度越大，说明通信质量越好。

在一个实施例中，通信性能值的计算方式如下：获取通信性能指标，确定每个通信性能指标的指标值，根据每个通信性能指标的指标值确定该指标对应的分数，然后通过加权求和公式计算得到通信性能值的总得分，根据总得分确定通信性能值。举个例子，假设通信性能指标有三个，三个指标的指标值分别为N1，N2、N3。将N1，N2和N3按照预设的换算规则，确定N1，N2和N3的得分，假设分数分别为S1、S2和S3，然后再确定每个指标对应的权重分别为w1,w2和w3，那么计算得到总得分为w1*S1+w2*S2+w3*S3，然后根据总得分-通信性能值的对应关系确定相应的通信性能值。

在一个实施例中，从候选频率集中选出目标频率点，将目标频率点作为无人机的当前通信频率点，包括：从候选频率集中选出可通概率最高的频率点，将可通概率最高的频率点作为当前频率点；判断当前频率点是否处于可通状态，若是，则将当前频率点作为目标频率点；若否，则从剩下的候选频率集中选出可通概率最高的频率点，作为当前频率点，进入判断当前频率点是否处于可通状态的步骤，直到找到目标频率点。

其中，根据频率点对应的可通概率的高低，从高到低排列，首先获取可通概率最高的频率点，然后判断该频率点是否处于可通状态，如果处于可通状态，则直接将该频率点作为目标频率点。如果处于不可通概率点，则获取可通概率次高的频率点，同样地，判断该频率点是否可通，若可通，则作为目标频率点，若否，则继续判断下一个频率点。一般情况下，选出的可通概率最高的频率点往往是可通的，所以大大提升了找到可通频率点的效率，根据历史统计得到的可通概率，有利于快速找到最优的频率点进行通信，大大提高了通信效率。

在一个实施例中，判断当前频率点是否处于可通状态，包括：获取当前频率点对应的信噪比、信纳德、接收信号强度中至少一个，根据信噪比、信纳德、接收信号强度中的至少一个计算得到当前通信性能值；根据当前通信性能值确定当前频率点是否处于可通状态；方法还包括：将当前地理位置、当前时间、当前频率点和当前通信性能值以工作日志的形式记录下来存储到数据库中。

其中，判断当前频率点是否处于可通状态，可以通过获取当前通信性能值得到。在一个实施例中，预先设置通信性能值阈值，若大于该通信性能值阈值时，则判定当前频率点处于可通状态。根据计算得到的通信性能值确定是否处于可通状态，然后又可以根据计算结果进行日志记录，从而形成了不断更新统计数据的过程，从而使得该无人机自适应选频方法可以更加准确及快捷。

如图3所示，提出了一种无人机自适应选频装置，包括：

第一获取模块302，用于获取无人机当前地理位置和当前时间，当前地理位置包括：当前经度、当前纬度和当前海拔高度；

第二获取模块304，用于获取与当前经度对应的经度频点概率矩阵，经度频点概率矩阵中记录了当前经度在不同频点下的历史可通频率；获取与当前纬度对应的纬度频点概率矩阵，纬度频点概率矩阵中记录了当前纬度在不同频点下的历史可通概率；获取与当前海拔高度对应的高度频点概率矩阵，高度频点概率矩阵中记录了当前海拔高度在不同频点下的历史可通概率；获取与当前时间对应的时间频点概率矩阵，时间频点概率矩阵中记录了当前时间在不同频点下的历史可通概率；

筛选模块306，用于根据经度频点概率矩阵、纬度频点概率矩阵、高度频点概率矩阵和时间频点概率矩阵筛选出对应的候选频率集，候选频率集中包括多个候选频率点；

选择模块308，用于从候选频率集中选出目标频率点，将目标频率点作为无人机的当前通信频率点。

在一个实施例中，筛选模块306还用于获取经度频点概率矩阵对应的经度权重，经度权重是根据当前经度对频点的可通概率的影响确定的；获取纬度频点概率矩阵对应的纬度权重，纬度权重是根据当前纬度对频点的可通概率的影响确定的；获取高度频点概率矩阵对应的高度权重，高度权重是根据当前海拔高度对应的传输损耗确定的；获取时间频点概率矩阵对应的时间权重，时间权重是根据当前时间对频点的可通概率的影响确定的；根据经度频点概率矩阵、经度权重、纬度频点概率矩阵、纬度权重、高度频点概率矩阵、高度权重、时间频点概率矩阵和时间权重计算得到每个频点的概率；按照频点的概率的大小进行排序，选出排名靠前的预设数量的频点加入候选频率集。

如图4所示，在一个实施例中，上述装置还包括：

第三获取模块303，用于获取选择的通信性能值范围，通信性能值范围中包括多个通信性能值；

第二获取模块还用于分别获取当前经度在每一通信性能值下对应的经度频点概率矩阵，每个通信性能值对应一个经度频点概率矩阵；分别获取当前纬度在每一通信性能值下对应的纬度频点概率矩阵，每个通信性能值对应一个纬度频点概率矩阵；分别获取当前海拔高度在每一通信性能值下对应的高度频点概率矩阵，每个通信性能值对应一个高度频点概率矩阵；分别获取当前时间在每一通信性能值下对应的时间频点概率矩阵，每个通信性能值对应一个时间频点概率矩阵；

筛选模块还用于根据同一通信性能值对应的经度频点概率矩阵、纬度频点概率矩阵、高度频点概率矩阵和时间频点概率矩阵计算得到在同一通信性能值下不同频率点对应的可通概率；根据每个通信性能值下不同频率点对应的可通概率计算得到每个频率点在通信性能值范围内的可通概率；根据每个频率点在通信性能值范围内的可通概率确定候选频率集。

在一个实施例中，第二获取模块还用于从数据库中提取当前经度在每一通信性能值下对应的经度频点概率矩阵，数据库中分别存储了不同通信性能值下对应的经度频点总概率矩阵，一个通信性能值对应一个经度频点总概率矩阵，经度频点总概率矩阵中记录了不同经度下不同频率点的历史可通概率；

第二获取模块还用于从数据库中提取当前纬度在每一通信性能值下对应的纬度频点概率矩阵，数据库中分别存储了不同通信性能值下对应的纬度频点总概率矩阵，一个通信性能值对应一个纬度频点总概率矩阵，纬度频点总概率矩阵中记录了不同纬度下不同频率点的历史可通概率；

第二获取模块还用于从数据库中提取当前海拔高度在每一通信性能值下对应的高度频点概率矩阵，数据库中分别存储了不同通信性能值下对应的高度频点总概率矩阵，一个通信性能值对应一个高度频点总概率矩阵，高度频点总概率矩阵中记录了不同高度下不同频率点的历史可通概率；

第二获取模块还用于从数据库中提取当前时间在每一通信性能值下对应的时间频点概率矩阵，数据库中分别存储了不同通信性能值下对应的时间频点总概率矩阵，一个通信性能值对应一个时间频点总概率矩阵，时间频点总概率矩阵中记录了不同高度下不同频率点的历史可通概率。

时间频点总概率矩阵是通过如下方式得到的：统计同一通信性能值下同一时间下每个频率点出现的第四次数，根据第四次数和同一通信性能值对应的总次数计算得到同一时间下达到同一通信性能值的各个频率点的历史可通概率；根据同一通信性能值下不同时间对应的各个频率点的历史可通概率得到时间频点总概率矩阵。

在一个实施例中，选择模块还用于从候选频率集中选出可通概率最高的频率点，将可通概率最高的频率点作为当前频率点；判断当前频率点是否处于可通状态，若是，则将当前频率点作为目标频率点；若否，则从剩下的候选频率集中选出可通概率最高的频率点，作为当前频率点，进入判断当前频率点是否处于可通状态的步骤，直到找到目标频率点。

在一个实施例中，选择模块还用于获取当前频率点对应的信噪比、信纳德、接收信号强度中至少一个，根据信噪比、信纳德、接收信号强度中的至少一个计算得到当前通信性能值；根据当前通信性能值确定当前频率点是否处于可通状态；上述装置还包括：存储模块，用于将当前地理位置、当前时间、当前频率点和当前通信性能值以工作日志的形式记录下来存储到数据库中。

图5示出了一个实施例中无人机自适应选频设备的内部结构图。该无人机自适应选频设备具体可以是无人机，也可以是与无人机连接的计算机设备。如图5所示，该无人机自适应选频设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该无人机自适应选频设备的非易失性存储介质有存储操作系统，还可有存储计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现上述的无人机自适应选频方法。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行上述的无人机自适应选频方法。本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的设备的限定，具体的设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种无人机自适应选频设备，包括存储器和处理器，所述存储器有存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行上述无人机自适应选频方法的步骤。

在一个实施例中，提出了一种计算机可读存储介质，有存储计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行上述无人机自适应选频方法的步骤。

可以理解的是，上述无人机自适应选频方法、装置、无人机自适应选频设备以及计算机可读存储介质属于一个总的发明构思，实施例可相互适用。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink) DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种无人机自适应选频方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述经度频点概率矩阵、纬度频点概率矩阵、所述高度频点概率矩阵和所述时间频点概率矩阵筛选出对应的候选频率集，所述候选频率集中包括多个候选频率点，包括：

获取所述经度频点概率矩阵对应的经度权重，所述经度权重是根据当前经度对频点的可通概率的影响确定的；

获取所述纬度频点概率矩阵对应的纬度权重，所述纬度权重是根据当前纬度对频点的可通概率的影响确定的；

获取所述高度频点概率矩阵对应的高度权重，所述高度权重是根据当前海拔高度对应的传输损耗确定的；

获取所述时间频点概率矩阵对应的时间权重，所述时间权重是根据当前时间对频点的可通概率的影响确定的；

根据所述经度频点概率矩阵、所述经度权重、所述纬度频点概率矩阵、所述纬度权重、所述高度频点概率矩阵、所述高度权重、所述时间频点概率矩阵和所述时间权重计算得到每个频点的概率；

按照频点的概率的大小进行排序，选出排名靠前的预设数量的频点加入所述候选频率集。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取与当前经度对应的经度频点概率矩阵之前，还包括：

获取选择的通信性能值范围，所述通信性能值范围中包括多个通信性能值；

所述获取与当前经度对应的经度频点概率矩阵，包括：

分别获取当前经度在每一所述通信性能值下对应的经度频点概率矩阵，每个通信性能值对应一个经度频点概率矩阵；

获取与当前纬度对应的纬度频点概率矩阵，包括：

分别获取当前纬度在每一所述通信性能值下对应的纬度频点概率矩阵，每个通信性能值对应一个纬度频点概率矩阵；

获取与当前海拔高度对应的高度频点概率矩阵，包括：

分别获取当前海拔高度在每一所述通信性能值下对应的高度频点概率矩阵，每个通信性能值对应一个高度频点概率矩阵；

获取获取与当前时间对应的时间频点概率矩阵，包括：

分别获取当前时间在每一所述通信性能值下对应的时间频点概率矩阵，每个通信性能值对应一个时间频点概率矩阵；

所述根据所述经度频点概率矩阵、纬度频点概率矩阵和所述高度频点概率矩阵筛选出对应的候选频率集，所述候选频率集中包括多个候选频率点，包括：

根据同一通信性能值对应的经度频点概率矩阵、纬度频点概率矩阵、所述高度频点概率矩阵和所述时间频点概率矩阵计算得到在所述同一通信性能值下不同频率点对应的可通概率；

根据每个通信性能值下不同频率点对应的可通概率计算得到每个频率点在所述通信性能值范围内的可通概率；

根据每个所述频率点在所述通信性能值范围内的可通概率确定所述候选频率集。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述分别获取当前经度在每一所述通信性能值下对应的经度频点概率矩阵，每个通信性能值对应一个经度频点概率矩阵，包括：

从数据库中提取当前经度在每一所述通信性能值下对应的经度频点概率矩阵，所述数据库中分别存储了不同通信性能值下对应的经度频点总概率矩阵，一个通信性能值对应一个经度频点总概率矩阵，所述经度频点总概率矩阵中记录了不同经度下不同频率点的历史可通概率；

所述分别获取当前纬度在每一所述通信性能值下对应的纬度频点概率矩阵，每个通信性能值对应一个纬度频点概率矩阵，包括：

从数据库中提取当前纬度在每一所述通信性能值下对应的纬度频点概率矩阵，所述数据库中分别存储了不同通信性能值下对应的纬度频点总概率矩阵，一个通信性能值对应一个纬度频点总概率矩阵，所述纬度频点总概率矩阵中记录了不同纬度下不同频率点的历史可通概率；

所述获取与当前海拔高度对应的高度频点概率矩阵，包括：

从数据库中提取当前海拔高度在每一所述通信性能值下对应的高度频点概率矩阵，所述数据库中分别存储了不同通信性能值下对应的高度频点总概率矩阵，一个通信性能值对应一个高度频点总概率矩阵，所述高度频点总概率矩阵中记录了不同高度下不同频率点的历史可通概率；

所述获取与当前时间对应的时间频点概率矩阵，包括：

从数据库中提取当前时间在每一所述通信性能值下对应的时间频点概率矩阵，所述数据库中分别存储了不同通信性能值下对应的时间频点总概率矩阵，一个通信性能值对应一个时间频点总概率矩阵，所述时间频点总概率矩阵中记录了不同时间下不同频率点的历史可通概率。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述经度频点总概率矩阵是通过如下方式得到的：

获取历史工作日志中记录的在不同地理位置、不同时间点记录的不同频率点的通信性能值；

从所述历史工作日志中提取出同一通信性能值下对应的各个地理位置和各个时间点；

统计所述同一通信性能值下同一经度下每个频率点出现的第一次数，根据所述第一次数和所述同一通信性能值对应的总次数计算得到同一经度下达到所述同一通信性能值的各个频率点的历史可通概率；

根据所述同一通信性能值下不同经度对应的各个频率点的历史可通概率得到与所述同一通信性能值对应的所述经度频点总概率矩阵；

所述纬度频点总概率矩阵是通过如下方式得到的：

统计所述同一通信性能值下同一纬度下每个频率点出现的第二次数，根据所述第二次数和所述同一通信性能值对应的总次数计算得到同一纬度下达到所述同一通信性能值的各个频率点的历史可通概率；

根据所述同一通信性能值下不同纬度对应的各个频率点的历史可通概率得到所述纬度频点总概率矩阵；

所述高度频点总概率矩阵是通过如下方式得到的：

统计所述同一通信性能值下同一高度下每个频率点出现的第三次数，根据所述第三次数和所述同一通信性能值对应的总次数计算得到同一高度下达到所述同一通信性能值的各个频率点的历史可通概率；

根据所述同一通信性能值下不同高度对应的各个频率点的历史可通概率得到所述高度频点总概率矩阵；

所述时间频点总概率矩阵是通过如下方式得到的：

统计所述同一通信性能值下同一时间下每个频率点出现的第四次数，根据所述第四次数和所述同一通信性能值对应的总次数计算得到同一时间下达到所述同一通信性能值的各个频率点的历史可通概率；

根据所述同一通信性能值下不同时间对应的各个频率点的历史可通概率得到所述时间频点总概率矩阵。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从所述候选频率集中选出目标频率点，将所述目标频率点作为所述无人机的当前通信频率点，包括：

从所述候选频率集中选出可通概率最高的频率点，将所述可通概率最高的频率点作为当前频率点；

判断所述当前频率点是否处于可通状态，若是，则将所述当前频率点作为所述目标频率点；

若否，则从剩下的所述候选频率集中选出可通概率最高的频率点，作为所述当前频率点，进入所述判断所述当前频率点是否处于可通状态的步骤，直到找到所述目标频率点。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述判断所述当前频率点是否处于可通状态，包括：

获取所述当前频率点对应的信噪比、信纳德、接收信号强度中至少一个，根据所述信噪比、信纳德、接收信号强度中的至少一个计算得到当前通信性能值；

根据所述当前通信性能值确定所述当前频率点是否处于可通状态；

所述方法还包括：

将所述当前地理位置、当前时间、当前频率点和当前通信性能值以工作日志的形式记录下来存储到数据库中。

8.一种无人机自适应选频装置，其特征在于，包括：

9.一种无人机自适应选频设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至7中任一项所述的无人机自适应选频方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至7中任一项所述的无人机自适应选频方法的步骤。