CN114513824B - 一种通信平台切换方法及相关设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通信平台切换方法及相关设备，涉及通信领域，其中，所述方法包括：基于所述飞行器的第一运动参数，预测所述飞行器的预测位置；计算所述预测位置与至少两个通信平台之间的预测距离；将所述预测距离与所述至少两个通信平台的测量信号输入切换概率模型，确定所述飞行器执行通信平台切换的切换概率；其中，所述测量信号为所述飞行器对通信平台发送的参考信号进行测量得到的信号；基于所述切换概率，执行通信平台切换。本发明实施例中基于预测距离和测量信号对飞行器的通信切换概率进行预判，执行飞行器的通信平台切换，能够提高空中通信用户的通信质量。

Description

一种通信平台切换方法及相关设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种通信平台切换方法及相关设备。

背景技术

现有的飞行器空中通信方式以卫星通信为主，卫星覆盖范围广，用于满足飞行器空中通信需求。然而，随着航空业务快速发展，以及商用飞机、无人机、返回式运载火箭等新型空中飞行器层出不穷，空中通信用户大大增加。

随着未来移动通信空中用户数量多，单一高轨卫星或中低轨卫星无法保障天地通信网络，空中通信用户通信质量劣化。

发明内容

本发明实施例提供一种通信平台切换方法及相关设备，以解决现有空中通信用户通信质量劣化的问题。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供一种通信平台切换方法，应用于飞行器，所述方法包括：

基于所述飞行器的第一运动参数，预测所述飞行器的预测位置；

计算所述预测位置与至少两个通信平台之间的预测距离；

将所述预测距离与所述至少两个通信平台的测量信号输入切换概率模型，确定所述飞行器执行通信平台切换的切换概率；其中，所述测量信号为所述飞行器对通信平台发送的参考信号进行测量得到的信号；

基于所述切换概率，执行通信平台切换。

可选的，所述基于所述飞行器的第一运动参数，预测所述飞行器的预测位置，包括：

基于所述飞行器的实际飞行轨迹、实际飞行模式以及实际飞行速度，预测所述飞行器的运动轨迹，得到所述飞行器的预测运动轨迹；

基于所述预测运动轨迹，确定述飞行器的预测位置。

可选的，所述计算所述预测位置与至少两个通信平台之间的预测距离，包括：

计算所述预测位置与第一通信平台之间的第一预测距离以及所述预测位置与至少一个第二通信平台之间的第二预测距离；其中，所述第一通信平台为所述飞行器的当前服务通信平台；

所述将所述预测距离与所述至少两个通信平台的测量信号输入切换概率模型，确定所述飞行器执行通信平台切换的切换概率，包括：

将所述第一预测距离、第二预测距离、第一测量信号和第二测量信号输入切换概率模型，计算所述飞行器由所述第一通信平台切换至所述至少一个第二通信平台中的每一个的切换概率；

其中，所述第一测量信号为所述第一通信平台的测量信号；所述第二测量信号为所述至少一个第二通信平台中的每个的测量信号。

可选的，所述基于所述切换概率，执行通信平台切换，包括：

在存在切换概率大于预设概率的情况下，从所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选出目标通信平台，确定由所述第一通信平台切换至目标通信平台。

可选的，所述从所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选出目标通信平台，包括：

基于所述飞行器的飞行模式以及飞行速度，从所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选出目标通信平台。

可选的，所述基于所述飞行器的飞行模式以及飞行速度，从所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选出目标通信平台，包括：

当所述飞行器运动速度大于第一预设值，且接近垂直飞行时，从所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选高轨卫星平台作为目标通信平台；

或者，当所述飞行器运动速度大于第一预设值，且接近水平飞行时，所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选满足第一条件的通信平台作为目标通信平台；所述第一条件为：2R/V>T_handover，其中，R表示第二通信平台的覆盖半径，V表示飞行器的速度，T_handover表示切换时延。

可选的，所述通信平台包括：高轨卫星平台、中低轨卫星平台、高空通信平台和地面蜂窝网络中的至少一个。

可选的，所述计算所述预测位置与至少两个通信平台之间的预测距离，包括：

基于所述预测位置，计算所述预测位置与所述至少两个通信平台之间的原始距离；

基于所述飞行器的第二运动参数和所述至少两个通信平台的容量中的至少一项，对所述原始距离进行修正，得到所述预测距离。

第二方面，本发明实施例提供一种通信平台切换设备应用于飞行器，包括：

位置预测模块，用于基于所述飞行器的第一运动参数，预测所述飞行器的预测位置；

距离预测模块，用于计算所述预测位置与至少两个通信平台之间的预测距离；

概率计算模块，用于将所述预测距离与所述至少两个通信平台的测量信号输入切换概率模型，确定所述飞行器执行通信平台切换的切换概率；其中，所述测量信号为所述飞行器对通信平台发送的参考信号进行测量得到的信号；

切换模块，用于基于所述切换概率，执行通信平台切换。

可选的，所述位置预测模块，包括：

轨迹预测单元，用于基于所述飞行器的实际飞行轨迹、实际飞行模式以及实际飞行速度，预测所述飞行器的运动轨迹，得到所述飞行器的预测运动轨迹；

位置预测单元，用于基于所述预测运动轨迹，确定述飞行器的预测位置。

可选的，距离预测模块，具体用于：

计算所述预测位置与第一通信平台之间的第一预测距离以及所述预测位置与至少一个第二通信平台之间的第二预测距离；其中，所述第一通信平台为所述飞行器的当前服务通信平台；

所述概率计算模块，具体用于：

将所述第一预测距离、第二预测距离、第一测量信号和第二测量信号输入切换概率模型，计算所述飞行器由所述第一通信平台切换至所述至少一个第二通信平台中的每一个的切换概率；

其中，所述第一测量信号为所述第一通信平台的测量信号；所述第二测量信号为所述至少一个第二通信平台中的每个的测量信号。

可选的，所述切换模块，具体用于：

在存在切换概率大于预设概率的情况下，从所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选出目标通信平台，确定由所述第一通信平台切换至目标通信平台。

可选的，所述从所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选出目标通信平台，包括：

基于所述飞行器的飞行模式以及飞行速度，从所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选出目标通信平台。

可选的，所述基于所述飞行器的飞行模式以及飞行速度，从所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选出目标通信平台，包括：

当所述飞行器运动速度大于第一预设值，且接近垂直飞行时，从所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选高轨卫星平台作为目标通信平台；

或者，当所述飞行器运动速度大于第一预设值，且接近水平飞行时，所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选满足第一条件的通信平台作为目标通信平台；所述第一条件为：2R/V>T_handover，其中，R表示第二通信平台的覆盖半径，V表示飞行器的速度，T_handover表示切换时延。

可选的，所述通信平台包括：高轨卫星平台、中低轨卫星平台、高空通信平台和地面蜂窝网络中的至少一个。

可选的，距离预测模块，包括：

距离预测单元，用于基于所述预测位置，计算所述预测位置与所述至少两个通信平台之间的原始距离；

距离修正单元，用于基于所述飞行器的第二运动参数和所述至少两个通信平台的容量中的至少一项，对所述原始距离进行修正，得到所述预测距离。

第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，应用于飞行器，包括处理器，所述处理器，用于基于所述飞行器的第一运动参数，预测所述飞行器的预测位置；

计算所述预测位置与至少两个通信平台之间的预测距离；

将所述预测距离与所述至少两个通信平台的测量信号输入切换概率模型，确定所述飞行器执行通信平台切换的切换概率；其中，所述测量信号为所述飞行器对通信平台发送的参考信号进行测量得到的信号；

基于所述切换概率，执行通信平台切换。

可选的，所述基于所述飞行器的第一运动参数，预测所述飞行器的预测位置，包括：

基于所述飞行器的实际飞行轨迹、实际飞行模式以及实际飞行速度，预测所述飞行器的运动轨迹，得到所述飞行器的预测运动轨迹；

基于所述预测运动轨迹，确定述飞行器的预测位置。

可选的，所述计算所述预测位置与至少两个通信平台之间的预测距离，包括：

计算所述预测位置与第一通信平台之间的第一预测距离以及所述预测位置与至少一个第二通信平台之间的第二预测距离；其中，所述第一通信平台为所述飞行器的当前服务通信平台；

所述将所述预测距离与所述至少两个通信平台的测量信号输入切换概率模型，确定所述飞行器执行通信平台切换的切换概率，包括：

将所述第一预测距离、第二预测距离、第一测量信号和第二测量信号输入切换概率模型，计算所述飞行器由所述第一通信平台切换至所述至少一个第二通信平台中的每一个的切换概率；

其中，所述第一测量信号为所述第一通信平台的测量信号；所述第二测量信号为所述至少一个第二通信平台中的每个的测量信号。

可选的，所述基于所述切换概率，执行通信平台切换，包括：

在存在切换概率大于预设概率的情况下，从所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选出目标通信平台，确定由所述第一通信平台切换至目标通信平台。

可选的，所述从所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选出目标通信平台，包括：

基于所述飞行器的飞行模式以及飞行速度，从所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选出目标通信平台。

可选的，所述基于所述飞行器的飞行模式以及飞行速度，从所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选出目标通信平台，包括：

当所述飞行器运动速度大于第一预设值，且接近垂直飞行时，从所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选高轨卫星平台作为目标通信平台；

或者，当所述飞行器运动速度大于第一预设值，且接近水平飞行时，所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选满足第一条件的通信平台作为目标通信平台；所述第一条件为：2R/V>T_handover，其中，R表示第二通信平台的覆盖半径，V表示飞行器的速度，T_handover表示切换时延。

可选的，所述通信平台包括：高轨卫星平台、中低轨卫星平台、高空通信平台和地面蜂窝网络中的至少一个。

可选的，所述计算所述预测位置与至少两个通信平台之间的预测距离，包括：

基于所述预测位置，计算所述预测位置与所述至少两个通信平台之间的原始距离；

基于所述飞行器的第二运动参数和所述至少两个通信平台的容量中的至少一项，对所述原始距离进行修正，得到所述预测距离。

第四方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序，所述程序被所述处理器执行时实现上述第一方面所述通信平台切换方法的步骤。

第五方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质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上述第一方面所述的通信平台切换方法的步骤。

本发明实施例中，基于所述飞行器的第一运动参数，预测所述飞行器的预测位置；计算所述预测位置与至少两个通信平台之间的预测距离；将所述预测距离与所述至少两个通信平台的测量信号输入切换概率模型，确定所述飞行器执行通信平台切换的切换概率；其中，所述测量信号为所述飞行器对通信平台发送的参考信号进行测量得到的信号；基于所述切换概率，执行通信平台切换。本发明实施例中基于预测距离和测量信号对飞行器的通信切换概率进行预判，执行飞行器的通信平台切换，能够提高空中通信用户的通信质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种通信平台切换方法的流程图；

图2是一种空天地一体化通信网络示意图；

图3是一种地面基站空中覆盖范围示意图；

图4是本发明实施例提供的另一种通信平台切换方法的流程图；

图5是本发明实施例提供的一种通信平台切换设备的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中，提出了一种通信平台切换方法，以解决现有空中通信用户通信质量劣化的问题。

参见图1，图1是本发明实施例提供的一种通信平台切换方法的流程图，应用于飞行器，如图1所示，所述方法包括以下步骤：

步骤101、基于所述飞行器的第一运动参数，预测所述飞行器的预测位置；

本实施例中，所述第一运动参数可以是飞行器的历史运动位置信息、运动速度、运动轨迹、加速度、飞行模式等，基于上述运动参数，可以利用线性回归、曲线拟合、指数拟合以及多项式拟合等轨迹预测方式，预测所述飞行器的预测位置，对于具体的预测算法在此不做限定。

可选的，基于所述飞行器的第一运动参数，预测所述飞行器的预测位置，包括：基于所述飞行器的第一运动参数，预测所述飞行器的运动轨迹，得到所述飞行器的预测运动轨迹；基于所述预测运动轨迹，确定述飞行器的预测位置。

可选的，可以根据空中飞行器的GPS或北斗卫星给出的位置经纬度和高度信息，转换为直角坐标系的坐标(x，y，z)，结合时间戳，构成飞行器实际运动轨迹的时间序列。基于实际移动轨迹，采用多项式拟合的方式或其他轨迹预测算法，预测下一时间点的位置信息。可选的，为保证拟合曲线平滑，采用不超过三阶(含三阶)的多项式拟合，选择一段时间内(用户自定义)的均方误差最小的多项式拟合。

得到预测运动轨迹之后，通过距离误差和方向误差，分析预测运动轨迹和实际运动轨迹的差距。为保证后续的概率预测精度，要求预测运动轨迹的距离误差小于d_th1(用户自定义)和角度误差小于A_th1(用户自定义)。

可选的，所述距离误差可以采用如下公式进行计算：

其中，x′_i，y′_i，z′_i表示预测运动轨迹第i个时间戳对应的坐标；x_i，y_i，z_i表示实际移动轨迹第i个时间戳对应的坐标。N表示计算误差的时间窗大小(用户自定义)。

可选的，所述方向误差可以采用如下公式进行计算：

其中，a_i＝[x′_i-x′_i-n,y′_i-y′_i-n,z′_i-z′_i-n]为预测运动轨迹的第i个时间戳与之前n个时间戳位置构成的向量，b_i＝[x_i-x_i-n,y_i-y_i-n,z_i-z_i-n]为实际轨迹的第i个时间戳与之前n个时间戳位置构成的向量，其中n为大于等于1的整数(用户自定义)，N表示时间窗大小(用户自定义)。

由于空中飞行器的移动灵活度比陆地高，因此移动轨迹预测比地表复杂，本实施例中的移动轨迹特征主要包括移动方向，速度和运动模式。

可选的，所述基于所述飞行器的第一运动参数，预测所述飞行器的预测位置，包括：

基于所述飞行器的实际飞行轨迹、实际飞行模式以及实际飞行速度，预测所述飞行器的运动轨迹，得到所述飞行器的预测运动轨迹；

基于所述预测运动轨迹，确定述飞行器的预测位置。

根据飞行器的飞行轨迹的不同特征，定义几种飞行模式：

1)近似直线飞行模式：飞行器的飞行方向基本固定，包括垂直和水平等任意方向；

2)固定区域飞行模型：飞行器在固定空域巡航，多次往返飞行；

3)其他飞行模式：除以上两种模式之外的飞行模式。

飞行器实际飞行轨迹可以有以上一种或多种飞行模式组成。可以根据预测运动轨迹与实际轨迹的距离误差和方向误差判断飞行模式是否发生改变。例如：当飞行器处于近似直线飞行模式，当误差距离大于d_th2(用户自定义)时和方向误差大于A_th2(用户自定义)时，判断为飞行模式发生改变。

基于飞行器的实际运动轨迹可以确定所述飞行器的运动模式，基于运动模式(例如，直线运动或巡航)，能够更准确的预测飞行器未来的运动轨迹。

基于历史位置进行拟合来预测运动轨迹时，进一步加入飞行速度参数，同样可以更准确的预测飞行器未来的运动轨迹。

步骤102、计算所述预测位置与至少两个通信平台之间的预测距离；

所述通信平台包括：高轨卫星平台、中低轨卫星平台、高空通信平台和地面蜂窝网络中的至少一个。

如图2所示，图2为空天地一体化通信网络示意图。各通信平台，基于不同空中通信平台的覆盖范围，适用于飞行器通信的场景不同。

1)高轨卫星平台：地球同步卫星高度为35786公里；覆盖高空及以下；覆盖面积广，覆盖除两极外近1/3的面积，但是通信容量有限，适用于高速、活动区域广大的飞行器或者垂直发射至高空的飞行器通信，例如：火箭、发射卫星等；

2)中低轨卫星平台：高度低于高轨卫星；覆盖中空及以下；覆盖面积小于高轨卫星，通信容量比高轨卫星大，自身有移动性，覆盖区域不固定；适用于中速，活动区域较大的飞行器通信，例如：民航飞机等；

3)高空通信平台：高度低于中低轨卫星；覆盖低空及以下；覆盖面积小于中低轨卫星，通信容量大，自身有相对固定的区域活动，覆盖区域固定。适用于低速，适用于相对固定区域活动的飞行器通信，例如，无人机等。

4)地面基站：除覆盖陆地表面外，还可以向上覆盖超低空，用于增强超低空飞行器的通信容量。覆盖空中的波束示意图如图3所示。在超低空领域每三个基站覆盖的范围构成一个四面体公共区域，属于切换空间，当飞行器处于此区域时，容易出现不同基站之间的频繁切换。

可选的，所述计算所述预测位置与至少两个通信平台之间的预测距离，包括：

基于所述预测位置，计算所述预测位置与所述至少两个通信平台之间的原始距离；

基于所述飞行器的第二运动参数和所述至少两个通信平台的容量中的至少一项，对所述原始距离进行修正，得到所述预测距离。

可选的，所述基于所述飞行器的第二运动参数和所述所述至少两个通信平台的容量中的至少一项，对所述原始距离进行修正，得到所述预测距离，包括：

基于如下公式对所述原始距离进行修正：

其中，D为所述原始距离，v'表示飞行器相对于通信平台的相对速度,v是飞行器绝对速度；C_max表示通信平台的最大容量，C'表示通信平台的当前容量，D′为所述修正距离，其中，ρ₁和ρ₂分别为修正速度参数和容量参数的权重。

可选的，D表示根据预测运动轨迹计算得到的位置坐标与各通信平台坐标的欧式距离；v′表示飞行器相对于通信平台的相对速度，是飞行器自身飞行速度v在飞行器与通信平台连线上的投影。

其中，所述飞行器的绝对速度可以理解为飞行器相对地或对地面上静止物体的运动速度。所述相对速度，考虑方向，当所述飞行器靠近通信平台时所述相对速度取正值，当所述飞行器远离通信平台时所述相对速度取负值。

当飞行器空中垂直穿越不同覆盖高度，或者水平穿越不同空中通信平台的覆盖区域时将发生切换。此外，由于空中通信平台有容量限制，达到限制容量时，也将强制用户进行切换。为降低用户频繁切换和降低切换时延，本方案采用用户运动轨迹预测的方法，进行通信平台导频信号测量，提前进行通信平台选择等切换准备工作。利用速度和容量参数对预测距离进行修正，能够提高切换预判的合理性。

步骤103、将所述预测距离与所述至少两个通信平台的测量信号输入切换概率模型，确定所述飞行器执行通信平台切换的切换概率；其中，所述测量信号为所述飞行器对通信平台发送的参考信号进行测量得到的信号。

其中，参考信号(Reference Signal，RS)就是“导频”信号，是由发射端提供给接收端用于信道估计或信道探测的一种已知信号。所述测量信号包括但不限于：强度信息和信噪比中的至少一项。

其中，所述切换概率模型可以预先基于训练数据集训练得到。可选的，训练数据集：将飞行器采集到的各通信平台导频信号的测量信号以及到各通信平台实际距离构成的信号向量，按照飞行器所在服务通信平台的边缘区域和非边缘区域将训练数据集分为两类，并保持训练数据集的两类数据的数量比例相当，用于减少数据不平衡的影响。

所述切换概率模型可以是XGBOOST、随机森林和神经网络等。

在每个通信平台覆盖区域内，都存在边缘覆盖区域。为有效评估和预测边缘区域的切换情况，可选的，所述切换概率模型采用XGBOOST方法对飞行器接收到的测量信号和距离进行预测分析。Xgboost在代价函数里加入了正则项，用于控制模型的复杂度，且采用并行处理，有利于在空中通信系统中，实现实时预测、切换。

采用XGBOOST方法对上述训练集数据进行训练，得到训练模型后，对每个飞行器采集的各通信平台导频信号测量信号以及到各通信平台的距离构成的信号向量进行预测，得到切换预测结果(概率形式)。

步骤104、基于所述切换概率，执行通信平台切换。

可以设置在概率小于门限δ₁时，不执行切换；在概率大于δ₂时，立即执行切换；当概率大于等于δ₁小于等于δ₂时，进行切换准备。

其中，所述切换准备可以理解为飞行器在概率大于等于δ₁小于等于δ₂时向网络通信平台发送切换指令，并在概率大于δ₂时，立即执行切换。

当存在多个第二通信平台时，相应地，计算得到多个对应的从服务通信平台切换至第二通信平台的切换概率，可以筛选其中出大于δ₂的切换概率，并在将大于δ₂的切换概率中最大概率对应的第二通信平台确定为切换目标通信平台，立即执行切换。也可以，基于飞行器的飞行模式和运动参数，进一步在切换概率大于δ₂对应的第二通信平台中选择目标通信平台。其中，所述第二通信平台可以理解为非当前服务通信平台，或者是切换备选通信平台。

通常情况下，切换时延包括切换测量时间(帧长固定)，切换触发时间和切换执行时间(信令执行)。其中切换触发时间用于定义信号满足切换条件的时间窗口，用于降低频繁切换。本方案通过切换预测方法，替代切换触发时间，因此将降低切换时延，提高切换效率，同时结合飞行模式，特别是在近似直线飞行模式，以及固定区域飞行模式情况下，尽可能降低频繁切换。

由于现有空中用户(飞行器)以商用飞机为主，主要通信方式为卫星通信，空中通信用户基本不涉及高轨卫星、中低轨卫星和高空通信平台以及地面基站之间切换。本发明实施例中的通信平台切换方法，基于预测距离和测量信号对飞行器的通信切换概率进行预判，执行飞行器的通信平台切换，降低切换时延，提高通信连续性，能够提高空中通信用户的通信质量。

参见图4，图4是本发明实施例提供的另一种通信平台切换方法的流程图，用于飞行器，如图4所示，所述方法包括以下步骤：

步骤401、基于所述飞行器的第一运动参数，预测所述飞行器的预测位置。

需要说明的是，本实施例具体的实施方式可以参见图1所示的实施例中的相关说明，为避免重复说明，本实施例不再赘述。

步骤402、计算所述预测位置与第一通信平台之间的第一预测距离以及所述预测位置与至少一个第二通信平台之间的第二预测距离；其中，所述第一通信平台为所述飞行器的当前服务通信平台。

其中，第一预测距离D₀是指所述预测位置与当前服务通信平台之间的距离。第二预测距离D₁，…，D_m是指所述预测位置与所述至少一个第二通信平台之间的距离；其中，所述飞行器当前在所述第二通信平台的服务范围内，第二通信平台为非服务通信平台，可以理解为切换备选通信平台。

第一预测距离D₀与第二预测距离D₁，…，D_m的具体计算方法可以参考图1所示的实施例中的预测距离相关说明，为避免重复说明，本实施例不再赘述。

步骤403、将所述第一预测距离、第二预测距离、第一测量信号和第二测量信号输入切换概率模型，计算所述飞行器由所述第一通信平台切换至所述至少一个第二通信平台中的每一个的切换概率。

其中，所述第一测量信号为所述第一通信平台的测量信号；所述第二测量信号为所述至少一个第二通信平台中的每个的测量信号。

每个飞行器都会接收本服务通信平台和相邻其他通信平台的导频信号，同时在空中无线信号基本不存在遮挡效应，信号衰落一般服从自由空间传播损耗模型。其中，所述第一测量信号和第二测量信号包括但不限于飞行器接收的导频信号强度和信噪比，以此为例，切换概率模型的输入向量为E＝[P₀，P₁，…，P_m，S₀，S₁，…，S_m，log(D₀)，log(D₁)，…，log(D_m)]，其中P表示导频信号强度，S表示导频信噪比，D表示飞行器到通信平台的距离；序号0表示第一通信平台序号，序号1，…，m表示第二通信平台的序号。

通常切换过程为相邻通信平台(第二通信平台)的信号强度大于当服务通信平台(第一通信平台)的信号强度，同时相邻通信平台的信噪比大于当前服务通信平台的信噪比，并且持续一段时间(切换时延参数)，则执行切换。本实施例在常规的切换方法基础上，增加切换预测判断，有助于进一步降低切换时延，提高切换成功率。

步骤404、基于所述切换概率，执行通信平台切换。

可选的，在存在切换概率大于预设概率的情况下，从所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选出目标通信平台，确定由所述第一通信平台切换至目标通信平台。

可选的，从所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中选择切换概率最大的第二通信平台作为目标通信平台。

可选的，基于所述飞行器的飞行模式以及飞行速度，从所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选出目标通信平台。

将飞行速度作为目标通信平台的筛选条件，能够避免筛选出的目标通信平台与飞行器速度不适配的情形。例如，对于高速移动的用户，如果选择信号范围过小的通信平台，可能导致用户频繁切换或者无法及时完成切换，从而导致通信中断或失败。

可选的，所述基于所述飞行器的飞行模式以及飞行速度，从所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选出目标通信平台，包括：

当所述飞行器运动速度大于第一预设值，且接近垂直飞行时，从所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选高轨卫星平台作为目标通信平台；

或者，当所述飞行器运动速度大于第一预设值，且接近水平飞行时，所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选满足第一条件的通信平台作为目标通信平台；所述第一条件为：2R/V>T_handover，其中，R表示第二通信平台的覆盖半径，V表示飞行器的速度，T_handover表示切换时延。

需要说明的是，本实施例具体的实施方式可以参见图1所示的实施例中的相关说明，为避免重复说明，本实施例不再赘述。

上述可选的实施方式可以参见图1所示的实施例中的相关说明，为避免重复说明，本实施例不再赘述。

本发明实施例中的通信平台切换方法，基于预测距离和测量信号对飞行器的通信切换概率进行预判，执行飞行器的通信平台切换，降低切换时延，提高通信连续性，能够提高空中通信用户的通信质量。

参见图5，图5是本发明实施例提供的一种通信平台切换设备的结构示意图，应用于飞行器，如图5所示，通信平台切换设备500包括：

位置预测模块501，用于基于所述飞行器的第一运动参数，预测所述飞行器的预测位置；

距离预测模块502，用于计算所述预测位置与至少两个通信平台之间的预测距离；

概率计算模块503，用于将所述预测距离与所述至少两个通信平台的测量信号输入切换概率模型，确定所述飞行器执行通信平台切换的切换概率；其中，所述测量信号为所述飞行器对通信平台发送的参考信号进行测量得到的信号；

切换模块504，用于基于所述切换概率，执行通信平台切换。

可选的，所述位置预测模块，包括：

轨迹预测单元，用于基于所述飞行器的实际飞行轨迹、实际飞行模式以及实际飞行速度，预测所述飞行器的运动轨迹，得到所述飞行器的预测运动轨迹；

位置预测单元，用于基于所述预测运动轨迹，确定述飞行器的预测位置。

可选的，距离预测模块，具体用于：

计算所述预测位置与第一通信平台之间的第一预测距离以及所述预测位置与至少一个第二通信平台之间的第二预测距离；其中，所述第一通信平台为所述飞行器的当前服务通信平台；

所述概率计算模块，具体用于：

将所述第一预测距离、第二预测距离、第一测量信号和第二测量信号输入切换概率模型，计算所述飞行器由所述第一通信平台切换至所述至少一个第二通信平台中的每一个的切换概率；

其中，所述第一测量信号为所述第一通信平台的测量信号；所述第二测量信号为所述至少一个第二通信平台中的每个的测量信号。

可选的，所述切换模块，具体用于：

在存在切换概率大于预设概率的情况下，从所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选出目标通信平台，确定由所述第一通信平台切换至目标通信平台。

可选的，所述从所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选出目标通信平台，包括：

基于所述飞行器的飞行模式以及飞行速度，从所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选出目标通信平台。

可选的，所述基于所述飞行器的飞行模式以及飞行速度，从所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选出目标通信平台，包括：

当所述飞行器运动速度大于第一预设值，且接近垂直飞行时，从所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选高轨卫星平台作为目标通信平台；

或者，当所述飞行器运动速度大于第一预设值，且接近水平飞行时，所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选满足第一条件的通信平台作为目标通信平台；所述第一条件为：2R/V>T_handover，其中，R表示第二通信平台的覆盖半径，V表示飞行器的速度，T_handover表示切换时延。

可选的，所述通信平台包括：高轨卫星平台、中低轨卫星平台、高空通信平台和地面蜂窝网络中的至少一个。

可选的，距离预测模块，包括：

距离预测单元，用于基于所述预测位置，计算所述预测位置与所述至少两个通信平台之间的原始距离；

距离修正单元，用于基于所述飞行器的第二运动参数和所述至少两个通信平台的容量中的至少一项，对所述原始距离进行修正，得到所述预测距离。

需要说明的是，本实施例具体的实施方式可以参见图1-4所示的实施例中的相关说明，为避免重复说明，本实施例不再赘述。

上述可选的实施方式可以参见图1-4所示的实施例中的相关说明，为避免重复说明，本实施例不再赘述。

需要说明的是，本发明实施例提供的装置是能够执行上述通信平台切换方法对应的设备，则上述通信平台切换方法实施例中的所有实现方式均适用于该设备，且均能达到相同或相似的有益效果。

具体的，参见图6所示，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括总线601、收发机602、天线603、总线接口604、处理器605和存储器606。

进一步地，处理器605，用于基于所述飞行器的第一运动参数，预测所述飞行器的预测位置；

计算所述预测位置与至少两个通信平台之间的预测距离；

将所述预测距离与所述至少两个通信平台的测量信号输入切换概率模型，确定所述飞行器执行通信平台切换的切换概率；其中，所述测量信号为所述飞行器对通信平台发送的参考信号进行测量得到的信号；

基于所述切换概率，执行通信平台切换。

可选的，所述基于所述飞行器的第一运动参数，预测所述飞行器的预测位置，包括：

基于所述飞行器的实际飞行轨迹、实际飞行模式以及实际飞行速度，预测所述飞行器的运动轨迹，得到所述飞行器的预测运动轨迹；

基于所述预测运动轨迹，确定述飞行器的预测位置。

可选的，所述计算所述预测位置与至少两个通信平台之间的预测距离，包括：

计算所述预测位置与第一通信平台之间的第一预测距离以及所述预测位置与至少一个第二通信平台之间的第二预测距离；其中，所述第一通信平台为所述飞行器的当前服务通信平台；

所述将所述预测距离与所述至少两个通信平台的测量信号输入切换概率模型，确定所述飞行器执行通信平台切换的切换概率，包括：

将所述第一预测距离、第二预测距离、第一测量信号和第二测量信号输入切换概率模型，计算所述飞行器由所述第一通信平台切换至所述至少一个第二通信平台中的每一个的切换概率；

其中，所述第一测量信号为所述第一通信平台的测量信号；所述第二测量信号为所述至少一个第二通信平台中的每个的测量信号。

可选的，所述基于所述切换概率，执行通信平台切换，包括：

在存在切换概率大于预设概率的情况下，从所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选出目标通信平台，确定由所述第一通信平台切换至目标通信平台。

可选的，所述从所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选出目标通信平台，包括：

基于所述飞行器的飞行模式以及飞行速度，从所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选出目标通信平台。

可选的，所述基于所述飞行器的飞行模式以及飞行速度，从所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选出目标通信平台，包括：

当所述飞行器运动速度大于第一预设值，且接近垂直飞行时，从所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选高轨卫星平台作为目标通信平台；

或者，当所述飞行器运动速度大于第一预设值，且接近水平飞行时，所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选满足第一条件的通信平台作为目标通信平台；所述第一条件为：2R/V>T_handover，其中，R表示第二通信平台的覆盖半径，V表示飞行器的速度，T_handover表示切换时延。

可选的，所述通信平台包括：高轨卫星平台、中低轨卫星平台、高空通信平台和地面蜂窝网络中的至少一个。

可选的，所述计算所述预测位置与至少两个通信平台之间的预测距离，包括：

基于所述预测位置，计算所述预测位置与所述至少两个通信平台之间的原始距离；

基于所述飞行器的第二运动参数和所述至少两个通信平台的容量中的至少一项，对所述原始距离进行修正，得到所述预测距离。

需要说明的是，本发明实施例提供的装置是能够执行上述通信平台切换方法对应的电子设备，则上述通信平台切换方法实施例中的所有实现方式均适用于该设备，且均能达到相同或相似的有益效果。

在图6中，总线架构(用总线601来代表)，总线601可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线601将包括由处理器605代表的一个或多个处理器和存储器606代表的存储器的各种电路链接在一起。总线601还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口604在总线601和收发机602之间提供接口。收发机602可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器605处理的数据通过天线603在无线介质上进行传输，进一步，天线603还接收数据并将数据传送给处理器605。

处理器605负责管理总线601和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器606可以被用于存储处理器605在执行操作时所使用的数据。

可选的，处理器605可以是CPU、ASIC、FPGA或CPLD。

需要说明的是，本实施例具体的实施方式可以参见图1-4所示的实施例中的相关说明，为避免重复说明，本实施例不再赘述。

上述可选的实施方式可以参见图1-4所示的实施例中的相关说明，为避免重复说明，本实施例不再赘述。

本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序，所述程序被所述处理器执行时实现上述通信平台切换方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述通信平台切换方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

其中，所述的计算机可读存储介质，如只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。

Claims (12)

1.一种通信平台切换方法，应用于飞行器，其特征在于，所述方法包括：

基于所述飞行器的第一运动参数，预测所述飞行器的预测位置；

计算所述预测位置与至少两个通信平台之间的预测距离；

将所述预测距离与所述至少两个通信平台的测量信号输入切换概率模型，确定所述飞行器执行通信平台切换的切换概率；其中，所述测量信号为所述飞行器对通信平台发送的参考信号进行测量得到的信号；

基于所述切换概率，执行通信平台切换；

所述至少两个通信平台包括所述飞行器的当前服务通信平台；

所述测量信号包括：强度信息和信噪比中的至少一项。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述飞行器的第一运动参数，预测所述飞行器的预测位置，包括：

基于所述飞行器的实际飞行轨迹、实际飞行模式以及实际飞行速度，预测所述飞行器的运动轨迹，得到所述飞行器的预测运动轨迹；

基于所述预测运动轨迹，确定所述飞行器的预测位置。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述预测位置与至少两个通信平台之间的预测距离，包括：

计算所述预测位置与第一通信平台之间的第一预测距离以及所述预测位置与至少一个第二通信平台之间的第二预测距离；其中，所述第一通信平台为所述飞行器的当前服务通信平台；

所述将所述预测距离与所述至少两个通信平台的测量信号输入切换概率模型，确定所述飞行器执行通信平台切换的切换概率，包括：

将所述第一预测距离、第二预测距离、第一测量信号和第二测量信号输入切换概率模型，计算所述飞行器由所述第一通信平台切换至所述至少一个第二通信平台中的每一个的切换概率；

其中，所述第一测量信号为所述第一通信平台的测量信号；所述第二测量信号为所述至少一个第二通信平台中的每个的测量信号。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述切换概率，执行通信平台切换，包括：

在存在切换概率大于预设概率的情况下，从所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选出目标通信平台，确定由所述第一通信平台切换至目标通信平台。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述从所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选出目标通信平台，包括：

基于所述飞行器的飞行模式以及飞行速度，从所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选出目标通信平台。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述飞行器的飞行模式以及飞行速度，从所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选出目标通信平台，包括：

当所述飞行器运动速度大于第一预设值，且接近垂直飞行时，从所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选高轨卫星平台作为目标通信平台；

或者，当所述飞行器运动速度大于第一预设值，且接近水平飞行时，所述切换概率大于预设概率对应的第二通信平台中筛选满足第一条件的通信平台作为目标通信平台；所述第一条件为：2R/V>T_handover，其中，R表示第二通信平台的覆盖半径，V表示飞行器的速度，T_handover表示切换时延。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通信平台包括：高轨卫星平台、中低轨卫星平台、高空通信平台和地面蜂窝网络中的至少一个。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，所述计算所述预测位置与至少两个通信平台之间的预测距离，包括：

基于所述预测位置，计算所述预测位置与所述至少两个通信平台之间的原始距离；

基于所述飞行器的第二运动参数和所述至少两个通信平台的容量中的至少一项，对所述原始距离进行修正，得到所述预测距离。

9.一种通信平台切换设备，应用于飞行器，其特征在于，包括：

位置预测模块，用于基于所述飞行器的第一运动参数，预测所述飞行器的预测位置；

距离预测模块，用于计算所述预测位置与至少两个通信平台之间的预测距离；

概率计算模块，用于将所述预测距离与所述至少两个通信平台的测量信号输入切换概率模型，确定所述飞行器执行通信平台切换的切换概率；其中，所述测量信号为所述飞行器对通信平台发送的参考信号进行测量得到的信号；

切换模块，用于基于所述切换概率，执行通信平台切换；

所述至少两个通信平台包括所述飞行器的当前服务通信平台；

所述测量信号包括：强度信息和信噪比中的至少一项。

10.一种电子设备，应用于飞行器，其特征在于，包括处理器，

所述处理器，用于基于所述飞行器的第一运动参数，预测所述飞行器的预测位置；

计算所述预测位置与至少两个通信平台之间的预测距离；

将所述预测距离与所述至少两个通信平台的测量信号输入切换概率模型，确定所述飞行器执行通信平台切换的切换概率；其中，所述测量信号为所述飞行器对通信平台发送的参考信号进行测量得到的信号；

基于所述切换概率，执行通信平台切换；

所述至少两个通信平台包括所述飞行器的当前服务通信平台；

所述测量信号包括：强度信息和信噪比中的至少一项。

11.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序，所述程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项通信平台切换方法的步骤。

12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质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权利要求1至8中任一项所述的通信平台切换方法的步骤。

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