CN116318317A - 一种切换控制方法、装置、设备以及计算机存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种切换控制方法、装置、设备以及计算机存储介质，该方法包括：获取目标终端的状态信息；当状态信息指示目标终端按照规划航路飞行时，根据信号围栏对规划航路进行栅格划分，得到若干个栅格点，并根据若干个栅格点和状态信息确定目标终端的切换判决结果；当状态信息指示目标终端未按照规划航路飞行时，根据状态信息预测目标终端的飞行轨迹，通过信号围栏查询飞行轨迹对应的栅格信息，并根据栅格信息和状态信息确定目标终端的切换判决结果；根据切换判决结果，控制目标终端进行网络切换。这样，在目标终端的飞行过程中，不仅能够缩短切换判决时间，而且还能够提高切换成功率，进而保证了目标终端的飞行安全。

Description

一种切换控制方法、装置、设备以及计算机存储介质

技术领域

本申请涉及飞行控制技术领域，尤其涉及一种切换控制方法、装置、设备以及计算机存储介质。

背景技术

当前以无人机为代表的飞行器在小型化、自主化、智能化等方面发展迅速，应用越来越广泛。随着技术的不断进步，信息服务的空间范畴不断扩大，需求越发强烈，近年来卫星通信技术发展迅速，尤其是低轨卫星星座正在进行全球覆盖部署，较好解决了高轨卫星时延和容量的缺点。无线网络朝着空天地一体化融合发展方向演进，实现地面、卫星、机载网络和海洋通信网络的无缝覆盖。

相关技术中，无人机所在空域是典型的异构无线网络重叠覆盖场景，存在2G/4G/5G蜂窝系统、卫星系统、专用数据链等无线网络覆盖。由于蜂窝网络信号在空中存在覆盖盲区，出于业务服务质量(Quality of Service，QoS)需求和飞行安全考虑，系统间切换是必要的。当前的技术方案仅能够解决小区内切换(系统内水平切换)，未考虑多种制式网络信号重叠覆盖以及地面网络(如蜂窝网络)弱覆盖产生的不同网络系统间的切换场景，从而可能产生频繁切换或无法切换到信号更好的小区，导致业务受损。

发明内容

本申请提出一种切换控制方法、装置、设备以及计算机存储介质，不仅能够缩短切换判决时间，而且还能够提高切换成功率，同时还能够保持目标终端飞行过程中信号质量的稳定性，进而保证了目标终端的飞行安全。

为达到上述目的，本申请的技术方案是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供了一种切换控制方法，该方法包括：

获取目标终端的状态信息；

当所述状态信息指示所述目标终端按照规划航路飞行时，根据信号围栏对所述规划航路进行栅格划分，得到若干个栅格点，并根据所述若干个栅格点和所述状态信息确定所述目标终端的切换判决结果；

当所述状态信息指示所述目标终端未按照规划航路飞行时，根据所述状态信息预测所述目标终端的飞行轨迹，通过所述信号围栏查询所述飞行轨迹对应的栅格信息，并根据所述栅格信息和所述状态信息确定所述目标终端的切换判决结果；

根据所述切换判决结果，控制所述目标终端进行网络切换。

第二方面，本申请实施例提供了一种切换控制装置，该切换控制装置包括获取单元、判决单元和切换单元；其中，

所述获取单元，配置为获取目标终端的状态信息；

所述判决单元，配置为当所述状态信息指示所述目标终端按照规划航路飞行时，根据信号围栏对所述规划航路进行栅格划分，得到若干个栅格点，并根据所述若干个栅格点和所述状态信息确定所述目标终端的切换判决结果；

所述判决单元，还配置为当所述状态信息指示所述目标终端未按照规划航路飞行时，根据所述状态信息预测所述目标终端的飞行轨迹，通过所述信号围栏查询所述飞行轨迹对应的栅格信息，并根据所述栅格信息和所述状态信息确定所述目标终端的切换判决结果；

所述切换单元，配置为根据所述切换判决结果，控制所述目标终端进行网络切换。

第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括存储器和处理器；其中，

所述存储器，用于存储能够在所述处理器上运行的计算机程序；

所述处理器，用于在运行所述计算机程序时，执行如第一方面所述的方法。

第四方面，本申请实施例提供了一种计算机存储介质，该计算机存储介质存储有切换控制程序，所述切换控制程序被至少一个处理器执行时实现如第一方面所述的方法。

本申请实施例所提供的一种切换控制方法、装置、设备以及计算机存储介质，获取目标终端的状态信息；当状态信息指示目标终端按照规划航路飞行时，根据信号围栏对规划航路进行栅格划分，得到若干个栅格点，并根据若干个栅格点和状态信息确定目标终端的切换判决结果；当状态信息指示目标终端未按照规划航路飞行时，根据状态信息预测目标终端的飞行轨迹，通过信号围栏查询飞行轨迹对应的栅格信息，并根据栅格信息和状态信息确定目标终端的切换判决结果；根据切换判决结果，控制目标终端进行网络切换。这样，在目标终端的飞行过程中，能够在有规划航路和没有规划航路情况下切换至最合适的网络，而且同时考虑到系统间网络切换和系统内网络切换，不仅缩短了切换判决时间，还提高了切换成功率，同时还能够保持目标终端飞行过程中信号质量的稳定性，进而保证了目标终端的飞行安全。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种切换控制方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的一种切换控制方法的详细流程示意图；

图3为本申请实施例提供的一种信号围栏制作方法的流程示意图；

图4为本申请实施例提供的一种航路切换点规划的标注示意图；

图5为本申请实施例提供的一种切换控制装置的组成结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种电子设备的组成结构示意图；

图7为本申请实施例提供的另一种电子设备的组成结构示意图。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本申请实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本申请实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本申请实施例。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。

在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。还需要指出，本申请实施例所涉及的术语“第一\第二\第三”仅是用于区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。

当前以无人机为代表的飞行器在小型化、自主化、智能化等方面发展迅速，应用越来越广泛。随着技术的不断进步，信息服务的空间范畴不断扩大，需求越发强烈。

近年来，卫星通信技术发展迅速，尤其是低轨卫星星座正在进行全球覆盖部署，较好解决了高轨卫星时延和容量的缺点。无线网络朝着空天地一体化融合发展方向演进，实现地面、卫星、机载网络和海洋通信网络的无缝覆盖。

传统的无人机通信使用专用数据链，覆盖范围和容量严重制约了其能效的发挥和应用的拓展。随着蜂窝移动通信的快速发展，特别是5G网络的高带宽、低时延、广连接特性，使用蜂窝网络承载无人机控制、管理和载荷通信任务成为可能。使用蜂窝网络作为无人机通信链路成为重要趋势，但同时也面临各种挑战和困难。例如蜂窝网络很难实现所有空域立体无缝覆盖，存在信号覆盖漏洞(在沙漠、海洋、深山，甚至郊区农村等地)，需要卫星网络或其他专用网络作为覆盖补充。

基于卫星通信的天基网络和飞行器搭载通信平台的空基网络发展迅速，可以为无人机提供立体全方位网络信号覆盖，对于业务QoS满足和飞行安全具有巨大的支撑和兜底保障作用。所以融合的空天地一体化网络能从覆盖、业务连续性、QoS满足、飞行安全等方面为无人机的指挥控制和业务载荷通信需求提供支持，赋能人类空间产业发展。

随着空天地一体化网络能很好满足无人机通信需求，但同时也面临一些挑战，例如移动性管理。传统的蜂窝网络主要解决地面通信面临的各种问题，未考虑空中通信需要解决的问题。地面和空中的信号传播模型，覆盖模型存在较大的差异，在空中信号更多是视距(Line Of Sight，LOS)传输，越区覆盖造成的干扰更加严重。地面终端在二维空间移动，但无人机在空中是三维空间中移动，导致已有的移动性管理算法无法支撑无人机的移动性管理需求。虽然空天地一体化融合网络技术发展迅速，且有不少移动性管理方面的研究成果，但存在各种问题，例如计算复杂、自适应性不足或者实用性不足。

典型的蜂窝移动通信系统切换控制方法是终端根据网络测量配置实时对服务小区和邻区参考信号进行测量，然后向网络(通常是服务小区所在基站)上报测量结果，网络依据覆盖、负载、业务需求等进行切换判决。这种方法需要终端对网络信号进行持续的实时测量，造成终端能量损耗，同时网络侧切换判决方法未考虑位置、速度、预测路径等信息，只能进行局部判决，无法考虑全局信息，容易造成频繁切换、乒乓(PING-PANG)切换和不必要切换，对业务连续性造成影响。

简单来说，使用蜂窝网络作为无人机C2链路和载荷链路，可以采用机载终端和地面终端共网方案，也可以使用切片或专网单独提供网络覆盖。当前蜂窝网络的切换算法主要为地面用户而设计，对无人机场景考虑欠缺。对于空间覆盖场景，蜂窝网络多数是LOS径传输，无人机可见小区数相对于地面增加很多，越区重叠覆盖严重，信号噪声干扰比(Signal to Interference plus Noise Ratio，SINR)值偏低，加上大规模天线技术(Massive MIMO)的波束特性以及低空多数是波束非主瓣信号覆盖，无人机在不同的运动轨迹上参考信号接收功率(Reference Signal Received Power，RSRP)存在突变，从而产生频繁切换或无法切换到信号更好的小区(RSRP波动导致到达目标时间(Time-to-Target，TTT)时间内切换条件被重置)，导致业务受损。

基于此，本申请实施例为了解决空天地一体化融合网络场景下低空无人机数据链路切换方面的问题，本申请实施例提出了一种切换控制方法，该方法的基本思想为：获取目标终端的状态信息；当状态信息指示目标终端按照规划航路飞行时，根据信号围栏对规划航路进行栅格划分，得到若干个栅格点，并根据若干个栅格点和状态信息确定目标终端的切换判决结果；当状态信息指示目标终端未按照规划航路飞行时，根据状态信息预测目标终端的飞行轨迹，通过信号围栏查询飞行轨迹对应的栅格信息，并根据栅格信息和状态信息确定目标终端的切换判决结果；根据切换判决结果，控制目标终端进行网络切换。这样，在目标终端的飞行过程中，能够在有规划航路和没有规划航路情况下切换至最合适的网络，而且同时考虑到系统间网络切换和系统内网络切换，不仅缩短了切换判决时间，还提高了切换成功率，同时还能够保持目标终端飞行过程中信号质量的稳定性，进而保证了目标终端的飞行安全。

下面将结合附图对本申请各实施例进行详细说明。

实施例一

参见图1，其示出了本申请实施例提供的一种切换控制方法的流程示意图。如图1所示，该方法可以包括：

S101：获取目标终端的状态信息。

需要说明的是，本申请实施例提供的切换控制方法可以应用于需要进行切换控制的装置，或者集成有该装置的电子设备。这里，电子设备可以是诸如计算机、智能手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、服务器等等。在本申请实施例中，电子设备具体可以是移动边缘计算(Mobile Edge Computing，MEC)服务器，但是这里对此不作具体限定。

还需要说明的是，状态信息可以包括飞行信息、信号测量信息和业务需求信息等等。其中，飞行信息具体可以包括无人机的位置、速度、规划航、航向角、可用能源数量、搜星数等，信号测量信息可以包括当前终端测量到的各网络的信号质量信息，业务需求信息可以包括目标终端数据传输的QoS需求和当前数传的相关指标。

S102：当状态信息指示目标终端按照规划航路飞行时，根据信号围栏对规划航路进行栅格划分，得到若干个栅格点，并根据若干个栅格点和状态信息确定目标终端的切换判决结果。

需要说明的是，在信号围栏中，若规划航路穿过某一个栅格，将该栅格与规划航路的交点作为一个栅格点，按照相同的原理得到若干个栅格点，进一步地，采用若干个栅格点将规划航路进行划分成若干段。

在一些实施例中，对于S102来说，所述根据信号围栏对规划航路进行栅格划分，得到若干个栅格点，可以包括：

根据所述规划航路的起点信息，确定第一个栅格点；

根据所述第一个栅格点以及栅格步长，确定下一个栅格点，以得到所述若干个栅格点。

需要说明的是，栅格步长表示相邻栅格点之间的距离，在具体应用中栅格步长在不同的网络系统下长度不同，在此不作任何限定。

进一步地，当状态信息包括飞行信息、信号测量信息和业务需求信息时，在一些实施例中，对于S102来说，所述根据若干个栅格点和状态信息确定目标终端的切换判决结果，可以包括：

确定所述规划航路上的预估切换点；

在所述信号测量信息指示的信号质量与所述信号围栏存储的信号质量之间的误差处于预设误差范围之内的情况下，根据所述飞行信息确定所述目标终端的位置信息；

通过所述信号围栏查询所述位置信息对应的目标栅格点，并判断所述目标栅格点是否处于所述预估切换点；

若判断结果为是，则根据所述预估切换点确定所述目标终端的切换判决结果。

需要说明的是，预估切换点可以包括系统间切换点和系统内切换点，在信号围栏的信号质量数据在合理范围内时，确定每一个栅格点是否为预估切换点，当目标终端的位置信息所处的目标栅格点是否与预估切换点重合，在目标栅格点与预估切换点重合的时候，确定目标终端的判决结果为需要执行切换。

还需要说明的是，在信号围栏的信号质量数据超出合理范围内时，根据目标终端反馈的最新的信号质量对信号围栏的信息进行更新。因此，在一些实施例中，该方法还可以包括：

在所述信号测量信息指示的信号质量与所述信号围栏存储的信号质量之间的误差处于预设误差范围之外的情况下，接收所述目标终端上报的持续多次信号测量的目标测量报告；

根据所述目标测量报告刷新所述规划航路上的预估切换点，并根据刷新后的预估切换点确定所述目标终端的切换判决结果。

也就是说，在本申请实施例中，可以根据以往飞行任务积累的先验信息，确定预估切换点；与此同时，还可以采用目标终端收集到的信号质量信息对信号围栏的信号质量信息进行更新。

进一步地，在判断每一个栅格点是否为预估切换点，需要先判断每一个栅格点是否为系统间切换点，然后再判断不是系统间切换点的栅格点是否为系统内切换点。在一些实施例中，所述确定所述规划航路上的预估切换点，可以包括：

基于所述信号测量信息和所述业务需求信息，对所述若干个栅格点进行系统间切换规划以及标注，确定所述规划航路上的系统间切换点；以及，

基于所述系统内切换点进行系统间切换规划以及标注，确定所述规划航路上的系统内切换点。

需要说明的是，系统间切换点指的是不同网络系统之间进行切换点，系统内切换点指的是同一网络系统内不同基站之间的切换点，在具体应用中，示例性地，不同的网络系统可以包括蜂窝网络系统、卫星网络系统、专用数据链网络系统。

在一些具体的实施例中，所述基于所述信号测量信息和所述业务需求信息，对所述若干个栅格点进行系统间切换规划以及标注，确定所述规划航路上的系统间切换点，可以包括：

基于所述信号测量信息和所述业务需求信息，确定在第一网络下所述若干个栅格点各自的信号质量，并将所述信号质量小于第一阈值的栅格点确定为弱覆盖栅格点；

遍历所述若干个栅格点，当连续所述弱覆盖栅格点的数量大于第一阈值时，将连续所述弱覆盖栅格点中的起始栅格点标注为第二网络的系统间切换点，以得到所述规划航路上的系统间切换点；

其中，所述第一网络与所述第二网络不同。

需要说明的是，在具体应用中，可以根据具体情况确定第一网络作为主要网络，在主要网络的信号质量无法满足需求的时候，切换至作为替补的第二网络，在选择替补网络时，首先根据当前系统间切换点不同网络的信号质量筛选出符合业务要求的备选网络，然后在满足业务要求的情况下选择备选网络中覆盖后续栅格点更多的网络作为替补网络，可以大大减少不同网络系统间频繁切换导致的数据传输卡顿的问题，增强了目标终端飞行过程中网络信号的稳定性。

在一些具体的实施例中，所述基于所述系统间切换点进行系统内切换规划以及标注，确定所述规划航路上的系统内切换点，可以包括：

根据所述系统间切换点，将所述规划航路划分为若干个系统内切换段；

遍历每一系统内切换段中的所有栅格点，并根据所述遍历到的栅格点对应的信号质量，标注每一系统内切换段中的系统内切换点和非切换点，以得到所述规划航路上的系统内切换点。

需要说明的是，确定系统内切换点可以包括，蜂窝网络系统内切换点的确定、卫星网络系统内切换点的确定，以及专用数据链网络系统内切换点的确定等，可根据具体情况进行选择。

在一种可能的实施方式中，确定蜂窝网络内切换点，可以通过获取蜂窝网络连续覆盖的系统内栅格点；若所述系统内栅格点当前使用的基站信号质量低于标准值，则确定所述系统内栅格点为切换点；基于所述切换点，选择所述切换点各自信号质量最好的基站作为目标切换基站。

在另一种可能的实施方式中，确定卫星网络内切换点，可以通过根据所述目标飞行终端的所述飞行信息，确定起飞时间、飞行速度和当前系统内栅格点到起飞点距离；根据所述起飞时间、所述飞行速度和所述系统内栅格点到起飞点距离，确定所述目标飞行终端飞到所述当前系统内栅格点的到达时间；根据所述到达时间，确定所述到达时间时所述系统内栅格点当前使用的卫星网络的信号质量，所述当前卫星网络的信号质量低于标准值，则确定所述系统内栅格点为切换点；基于所述切换点，选择覆盖所述航线上更多栅格点的卫星作为目标切换卫星。

在又一种可能的实施方式中，确定专用数据链网络内切换点，可以通过获取服务网络标识；根据所述服务网络标识查询所述信号围栏，确定当前系统内栅格点服务网络的信号质量；若所述信号质量低于标准值，则确定当前系统内栅格点为切换点；基于所述切换点，选择覆盖所述航线上最多栅格点的专用数据网络作为目标切换网络。

这样，当所述状态信息指示所述目标终端按照规划航路飞行时，首先根据信号围栏对所述规划航路进行栅格划分，得到若干个栅格点，并根据所述若干个栅格点和所述状态信息确定所述目标终端的切换判决结果。

S103：当状态信息指示目标终端未按照规划航路飞行时，根据状态信息预测目标终端的飞行轨迹，通过信号围栏查询飞行轨迹对应的栅格信息，并根据栅格信息和状态信息确定目标终端的切换判决结果。

需要说明的是，在目标终端不存在对应的规划航路或者目标终端对应的规划航路获取失败时，可以选择周期性的对目标终端当前的飞行状态进行切换判决，其中，周期的长短可以根据目标终端所处的具体位置对应的信号质量等相关状况进行调整。

进一步地，在一些实施例中，对于S103来说，所述根据状态信息预测目标终端的飞行轨迹，可以包括：

根据所述飞行信息，确定所述目标终端的位置信息、航向角和飞行速度；

基于所述位置信息、所述航向角和所述飞行速度，采用卡尔曼滤波算法进行飞行轨迹预测，得到所述目标终端的飞行轨迹。

需要说明的是，目标终端飞行过程中，目标终端可以周期性向MEC服务器上报飞行信息和测量信号质量信息。这样，在目标终端的飞行过程中，能够根据其所在位置对应的栅格和预测的飞行轨迹实时判决切换判决周期，即是采用长周期切换判决还是短周期切换判决。

具体地，在一些实施例中，对于S103来说，所述根据栅格信息和状态信息确定目标终端的切换判决结果，可以包括：

在所述信号测量信息指示的信号质量与所述信号围栏存储的信号质量之间的误差处于预设误差范围之内的情况下，根据所述栅格信息和所述飞行轨迹确定切换判决周期；

当所述切换判决周期到达时，判断是否执行系统间切换判决或者系统内切换判决，并根据判断结果和所述状态信息执行相应的切换判决处理，确定所述目标终端的切换判决结果。

需要说明的是，在本申请实施例中，可以根据信号的稳定性和信号的强弱变化趋势确定进行切换判决的周期长短。具体地，在一些实施例中，所述根据所述栅格信息和所述飞行轨迹确定切换判决周期，可以包括：

根据所述栅格信息和所述飞行轨迹确定所述目标终端是否处于频繁切换区域；

当所述目标终端处于频繁切换区域时，确定所述切换判决周期为第一周期；

当所述目标终端处于非频繁切换区域或者飞行速度为零时，确定所述切换判决周期为第二周期。

需要说明的是，第二周期的长度大于第一周期的长度。示例性地，第一周期的长度可以采用1秒，第二周期的长度可以采用3秒，但是本申请实施例并不作具体限定。

还需要说明的是，以蜂窝网络为例，当终端处于当前蜂窝网络服务小区的边缘区域或者处于切换频繁区域时，可以采用短周期(例如1秒周期)进行切换判决；而对于处于当前蜂窝网络服务小区中心区域或者处于切换不频繁区域，可以采用长周期(例如3秒周期)进行切换判决。长短周期取值和无人机速度、信号栅格大小相关。

在本申请实施例中，如果目标终端需进行系统间切换判决，假定目标终端处于蜂窝网络或专用数据链路，且即将面临弱覆盖风险或由于频谱管制需要进行异系统切换，那么可以根据业务需求信息(例如终端切换上下文信息中用户偏好、业务QoS需求查询信号围栏栅格点信息等)搜寻栅格点中满足条件的备选网络。其中，备选网络首先满足目标终端对可用带宽、时延的QoS需求，同时要在预测飞行轨迹使用覆盖面积栅格点计数法寻找有最好的连续信号覆盖的网络，以降低切换次数。

除此之外，在一些实施例中，对于S103来说，所述根据栅格信息和状态信息确定目标终端的切换判决结果，还可以包括：

在所述信号测量信息指示的信号质量与所述信号围栏存储的信号质量之间的误差处于预设误差范围之外的情况下，接收所述目标终端上报的持续多次信号测量的目标测量报告；

在接收到所述目标测量报告时，判断是否执行系统间切换判决或者系统内切换判决，并根据判断结果和所述状态信息执行相应的切换判决处理，确定所述目标终端的切换判决结果。

在本申请实施例中，系统间切换判决是指确定目标终端需不需要从当前网络系统切换到其他网络系统，系统内切换判决是指确定目标终端在同一网络系统内需不需要从当前基站切换至其他基站。

也就是说，目标终端飞行过程中周期性向MEC服务器上报飞行信息和测量信号质量信息。如果目标终端测量的信号质量和信号围栏维护的信号质量误差在预设误差范围内，认为测量信号可信，目标终端在飞行过程中根据位置所在栅格和预测航迹实时判决采用长周期还是短周期进行切换判决。反之，如果目标终端测量的信号质量和信号围栏维护的信号质量差异处于预设误差范围之外，那么MEC服务器可以指示目标终端持续N次信号测量并上报，并且在MEC服务器接收到测量报告后，立刻进行切换判决，因为此时围栏信息和终端测量信号质量存在误差，需要立刻进行切换判决。

还需要说明的是，仍以蜂窝网络系统为例，蜂窝网络系统内小区切换判决处理，根据切换判决周期查询信号围栏，确定目标终端当前位置对应栅格的信号质量信息，判断是否满足A3A5或B1B2异系统切换事件条件(A1-A6，B1B2事件含义参考3GPP移动性管理定义切换触发事件)。如果存在切换事件，则将目标终端的网络切换至目标小区，如果不存在切换事件，则等待下一个切换判决周期进行判决。需要注意的是，在确定目标小区时，可以从当前位置信号栅格遍历预测飞行轨迹栅格，使用覆盖面积栅格点计数法寻找满足QoS且覆盖面积最大的小区。

进一步地，在一些实施例中，所述判断是否执行系统间切换判决或者系统内切换判决，可以包括：

在所述目标终端当前处于第一网络的情况下，当所述目标终端的飞行轨迹预测到下一时刻将进入弱覆盖区域时，根据所述信号围栏确定出第二网络，确定执行由所述第一网络切换到所述第二网络的系统间切换判决；或者，

当所述目标终端的飞行轨迹预测到下一时刻将进入第二网络时，确定执行由所述第一网络切换到所述第二网络的系统间切换判决；或者，

当所述目标终端的飞行轨迹预测到下一时刻仍进入所述第一网络的覆盖区域时，确定执行所述第一网络中的系统内切换判决；

其中，所述第一网络至少包括下述之一：蜂窝网络、卫星网络和专用数据链路网络，所述第二网络至少包括下述之一：蜂窝网络、卫星网络和专用数据链路网络，且所述第一网络与所述第二网络不同。

示例性地，假定目标终端当前处于蜂窝网络，如果根据飞行轨迹预测即将进入蜂窝弱覆盖区域，那么可以结合信号围栏选择出目标切换系统，离开蜂窝网络，避免影响业务和无人机飞行安全，如果预测航路持续存在有蜂窝网络覆盖，则进行蜂窝网络内切换判决处理。假定目标终端当前处于卫星网络，如果根据飞行轨迹预测即将进入蜂窝有效覆盖区域，那么可以将目标终端切换到蜂窝网络接受服务，否则进行卫星网络内切换判决处理。假定目标终端当前处于专用数据链路网络，如果根据飞行轨迹预测即将进入专用数据链路网络弱覆盖区域，那么需要切换到卫星网络；如果预测航路上存在蜂窝网络覆盖，那么需要切换到蜂窝网络接收服务；否则进行专用数据链内部切换判决处理。

简言之，在本申请实施例中，目标终端可以优先采用信号稳定的蜂窝网络，数据链路网络次之，卫星网络作为备选解决蜂窝网络和专用数据链路网络弱覆盖区对目标终端的网络支持。

S104：根据所述切换判决结果，控制所述目标终端进行网络切换。

需要说明的是，在得到切换判决结果之后，MEC服务器可以控制目标终端进行网络切换，以实现目标终端在有规划航路和没有规划航路情况下切换至最合适的网络。

还需要说明的是，在此之前，首先需要构建出信号围栏，并且对其进行实时维护更新。因此，在一些实施例中，该方法还可以包括：

构建所述信号围栏；以及

根据预设规则对所述信号围栏进行维护更新。

需要说明的是，在本申请实施例中，所述构建所述信号围栏，可以包括：获取目标区域的工参信息；对目标区域进行立体栅格划分；基于先验信息进行立体覆盖仿真，得到目标区域信号覆盖的初始信息；基于实际信号质量测量对初始信息进行修正和完善，得到所述信号围栏。在此过程中，还需要实时搜集目标区域中各网络运行参数(包括不限于负载、资源使用等信息)，以便对信号围栏的信息进行标注和更新维护。

也就是说，信号围栏的构建和维护主要通过工作参数(例如基站工参、卫星网络工参、空基网络工参、专用数据链工参等)的获取，然后对空间进行栅格划分，接着基于对空间信号进行实测，以及对网络运行参数的收集实现信号围栏的构造，并在实际应用中实时对比目标终端获取的数据与信号围栏的数据的相似度，在信号围栏信息存在严重误差的时候，对信号围栏的数据进行更新和维护。

还需要说明的是，在本申请实施例中，所述预设规则可以包括：周期触发规则和事件触发规则；其中，

所述周期触发规则是按照预设周期触发对所述信号围栏的维护更新；

所述事件触发规则是在发生预设事件触发对所述信号围栏的维护更新。

需要说明的是，如果信号围栏中的网络参数发生变更，那么可依据事件触发规则直接触发信号围栏信息更新。在事件触发规则的基础上，信号围栏也需要进行周期性维护，维护周期根据业务需求进行设定。

简单来说，本申请实施例提出一种基于MEC服务器，综合考虑目标终端的信号质量、位置信息(经纬度、高度)、规划航路、移动速度、业务QoS需求和无线网络立体覆盖信息的切换控制方法。其中，通过先验信息构建无线网络4维(经度、纬度、高度和时间)信号围栏，基于信号质量、目标终端位置、飞行航迹、飞行速度和载荷任务QoS需求以及各网络资源负载情况，从而制定高效精准的目标终端切换决策，减少频繁切换、乒乓切换和不必要切换对业务的冲击。同时在目标终端即将进入某种网络(如蜂窝网络)信号弱覆盖区域的时候，通过提前切换到其他制式网络(如卫星网络或专用无线网络)来保障业务连续性和降低无人机失联造成的飞行风险。

本实施例提供了一种切换控制方法，获取目标终端的状态信息；当状态信息指示目标终端按照规划航路飞行时，根据信号围栏对规划航路进行栅格划分，得到若干个栅格点，并根据若干个栅格点和状态信息确定目标终端的切换判决结果；当状态信息指示目标终端未按照规划航路飞行时，根据状态信息预测目标终端的飞行轨迹，通过信号围栏查询飞行轨迹对应的栅格信息，并根据栅格信息和状态信息确定目标终端的切换判决结果；根据切换判决结果，控制目标终端进行网络切换。这样，在目标终端的飞行过程中，能够在有规划航路和没有规划航路情况下切换至最合适的网络，而且同时考虑到系统间网络切换和系统内网络切换，不仅缩短了切换判决时间，还提高了切换成功率，同时还能够保持目标终端飞行过程中信号质量的稳定性，进而保证了目标终端的飞行安全。

实施例二

基于前述实施例相同的发明构思，参见图2，其示出了本申请实施例提供的一种切换控制方法的详细流程示意图。以无人机和MEC服务器为例，如图2所示，该方法可以包括：

S201：获取无人机飞行信息和信号测量信息；

S202：判断无人机是否按规划航路飞行；

需要说明的是，若无人机按规划航路飞行，则执行S203；若无人机没有按规划航路飞行，则执行S204。

S203：比对飞行信息、信号测量信息和信号围栏做出切换判决；

S204：根据飞行信息预测飞行轨迹；

S205：结合预测位置、移动速度、信号测量信息和信号围栏做切换判决。

需要说明的是，无人机在飞行过程中，周期性地向MEC服务器上报状态信息，切换判决模块基于信号围栏、终端切换上下文信息判决终端当前的目标系统或目标小区，如果需要切换，则触发切换执行流程，控制终端进行网络或小区切换。

还需要说明的是，这里的切换判决可以根据终端的运动路径，飞行高度，业务需求等采用不同的策略。其中，对于不同飞行高度，采用不同的接入切换策略。例如，在300米以下低空，尽量让终端在蜂窝网络中接受网络服务，只有在蜂窝弱覆盖的场景才切换到卫星或专网；对于300到10000米的中低空，根据蜂窝专网覆盖情况，采用蜂窝和卫星兼顾接入的策略；对于10000米以上则尽量使用卫星网络来提供服务。通常情况下，无人机飞行会按照预定规划航路飞行，这时候的切换需执行步骤S203；少数场景无法获得规划航路或事先没有规划航路，这时候的切换需执行步骤S204和S205。

具体来讲，本申请实施例提出了一种无人机的切换控制方法。该方法使用终端辅助的网络侧切换控制机制，通过分布式部署的MEC服务器实现系统内水平切换和系统间垂直切换控制。MEC服务器首先使用信号围栏实现对网络覆盖先验信息进行组织和实时维护，然后对每个无人机创建终端切换上下文信息，根据无人机的飞行信息(包括位置、速度、航向角等)、规划航路和业务QoS需求进行切换预判决，保证无人机的无损切换和飞行安全。信号围栏对目标飞行区域进行立体栅格划分，通过信号仿真和实测，得到各栅格信号覆盖质量，同时MEC服务器搜集其管理控制范围内各网络的负载、资源使用以及空域的管控信息，并标注到对应栅格，以供切换判决时使用。下面将详细介绍切换控制方法的实施步骤：

步骤一、MEC服务器规划、部署。

MEC服务器可以看作其服务立体空间区域内基站、卫星网络、专用数据链的上级节点,负责服务区域内信号围栏构造维护和无人机切换控制。通过蜂窝网络基站组网信息、卫星网络信息、专用数据链网络信息以及空域管控信息，选择MEC服务器部署位置和软硬件规格。MEC服务器位置规划时要考虑典型航路规划、各无线网络实际部署情况以及飞行业务使用场景，其规格则依赖所服务的基站数量、用户数量以及系统对计算能力的需求来确定。同时MEC服务器之间要保持连通性以支持终端在跨MEC服务区域时平滑切换。

步骤二、信号围栏构建、维护。

参见图3，其示出了本申请实施例提供的一种信号围栏制作方法的流程示意图。如图3所示，信号围栏制作总体流程可以包括：首先获取目标区域网络的工参(即工作参数)信息，对目标区域进行立体栅格划分，然后基于先验信息进行立体覆盖仿真，得到目标区域信号覆盖的初始信息，再基于实际信号质量测量对初始信息进行修正和完善，并实时搜集目标区域各网络运行参数(包括不限于负载、资源使用等信息)，对信号围栏信息进行标注和更新维护。

如图3所示，信号围栏制作方法可以包括以下步骤：

S301：工参获取。

在这里，工参可以包括基站工参、卫星网络工参、空基网路工参、专用数据链工参等。无线仿真工具基于各网络的工参以获取空间各区域的信号覆盖情况，示例性地，工作参数的获取可以包括如表1所示的各网络工参信息。

表1

S302：栅格划分。

无人机随着飞行任务和场景的不同，飞行航线会各有不同，在目标空域中需要连续立体的信号指示。为便于立体信号查询、标注、维护，可把空域进行立体栅格划分，栅格可以看作是三维空间中的一个小立方体，在栅格内信号质量波动较小(波动不足以影响业务)。

栅格大小受不同制式网络覆盖情况以及终端运动速度影响。例如在多制式网络重叠覆盖区域或小区覆盖范围较小的场景，栅格划分需要更加精细，在单一卫星覆盖区域，栅格大小划分粒度可以扩大。需要根据具体的使用场景进行选择和优化。下文介绍一种典型的实施例栅格划分规格。

首先对空域进行大颗粒立体划分。把空域根据高度进行划分，分为300米以下，300米到10000米以及10000米以上。300米以下地面蜂窝网络通常采用空地共网，多网络重叠覆盖最多，需要栅格大小粒度划分最小；300米以上10000米以下的蜂窝覆盖需要地面建立对天专网覆盖或空中基站，栅格大小划分中等；10000米以上主要使用卫星网络进行覆盖，栅格划分最大。

在一些实施例中，在300米以下，栅格可以定义为20m*20m*20m；300米到10000米空域，栅格定义为50m*50m*50m；10000米以上，栅格定义为1000*1000*1000m。栅格划分可以根据网络情况进行优化调整。

S303：覆盖仿真。

基于基站、卫星网络、专用数据链等飞行区域内所有可用无线通信系统工参和位置信息使用仿真工具得到立体空间各制式无线通信系统覆盖情况。实施例中，以栅格中心位置代表整个栅格信号覆盖情况，结合各制式网络信息(如基站位置、天线挂高和倾角等工参)和无线仿真工具中已有的地图库、天线库、传播模型等进行仿真。至少要获得栅格位置各信号的RSRP、接收信号强度指示器(Received Signal Strength Indicator，RSSI)、SINR等表征信号覆盖情况的指标。通过这些信号指标对栅格进行初始标注，例如通过RSRP、SINR的划分标注栅格信号覆盖好、中、差，可参考表2对应的划分规则，具体实施时可根据实际情况进行配置和优化。

表2

RSRP	SINR	覆盖质量
			RSRP<-110dBm	SINR<0dB	差
-110dBm<＝RSRP<-90dBm	0<＝SINR<10dB	中
			-90dBm<＝RSRP	SINR>＝10dB	好

S304：信号实测。

基于仿真得到的信号覆盖分布情况，通常只能从信号层面对覆盖进行表征，还可以基于实际测量来补充和优化信号围栏。使用无人机搭载空测工具进行信号实测，获得测量路线上的信号质量(RSRP、SINR等指标)、感知业务指标(时延、带宽、误码率、掉话率、切换成功率等指标)。通常实测不可能遍历全部目标空域，可以基于实测信号信息，利用预测拟合算法对仿真数据进行优化修正和拟合，得到全部空域栅格的网络覆盖质量信息。一种简单可行的拟合方法是使用同一位置实测信号和仿真信号质量映射关系来建模，预测其他非实测点位RSRP、SINR对应的感知业务指标，并通过大量实测数据来修正此映射模型，得到更准确的预测值。实际上拟合预测算法很多，包括不限于神经网络、深度学习、数学统计、启发式算法等任意算法。

综合仿真数据和实测数据，制作出基于时间的三维信号围栏。通过信号仿真和实测，能获取到对应时间的目标空域各栅格各制式无线通信系统信号覆盖情况，包括并不限于RSRP、SINR、RSSI等信号质量以及业务时延、可用带宽、误码率、丢包率、切换信息等。

S305：网络运行参数搜集。

为了更准确高效的做出切换判决，信号围栏除了标注信号覆盖质量，还需要标注各网络的可用信息，例如负载信息，资源使用信息，吞吐量，带宽等。这些实时信息需要通过各网络相应网元周期推送给MEC服务器。对于蜂窝网络基站可以通过Xn或X2口上报给MEC服务器；对于卫星网络可以通过地面信关站获得；对于专用数据链可以从地面控制站获取相应信息。

信号围栏本质上是表征立体三维空间信号质量的数据仓库，本申请实施例中围栏构造和维护过程，通过上面的栅格划分，信号仿真、实测，网络运行参数搜集步骤后，就完成了信号围栏的构建。MEC服务器可根据位置信息访问信号围栏栅格，对各网络覆情况进行快速检索，便于切换判决快速调用。

在本申请实施例中，信号围栏还需要增加一个时间维度。不同时间段各网络负载和资源使用存在波动，甚至某种网络拓扑都会随着时间变化，例如低轨卫星。所以信号围栏构造时需要考虑时间维。

对于蜂窝网络，覆盖信息变化较慢，需要考虑随着话务量的波动造成的资源占用和干扰变化；对于卫星网络，需要考虑卫星网络拓扑变化引起的覆盖变化以及负载资源变动；对于专用数据链，根据具体的制式和网络运行情况对信号围栏进行优化。

信号围栏构造后，需要实时进行维护，遵循周期和事件触发原则。如果各指示网络参数发生变更直接触发信号围栏信息更新。信号围栏维护周期根据业务需求进行设定。

其中，信号围栏囊括典型信息如表3所示，信号围栏中的网络信息项包含的典型参数如表4所示。

表3

表4

步骤三、终端切换上下文信息创建、维护。

MEC服务器除了构建维护信号围栏，还需要实时维护无人机信息。MEC服务器在终端会话建立时创建终端切换上下文，记录终端的各种参数，例如核心网上下文、规划航线、业务QoS需求、终端能力、服务等级协议(Service Level Agreement，SLA)、切换策略、用户偏好以及终端状态信息等。终端周期上报状态信息(位置信息和信号测量信息)给MEC服务器以实时维护切换上下文。

在这里，终端切换上下文信息如表5所示。

表5

终端配置：包括终端能力、签约信息等；

核心网上下文：包括当前为终端服务的核心网以及相关的传输通道信息；

飞行信息：包括无人机的位置、速度、规划航路、航向角、可用能源数量、搜星数等；

业务QoS：包括终端数据传输的QoS需求和当前数传的相关指标；

服务网络：当前终端接入的网络；

信号测量：当前终端测量到的各网络的信号质量信息；

切换点：记录终端在航路上的切换点信息。

步骤四、切换判决。

终端切换控制旨在降低切换对业务的影响，维护业务QoS和连续性，保障无人机飞行安全。要满足无人机超视距管控、大上行带宽和连续广域覆盖等需求，需要根据不同空间位置信号覆盖情况、无人机飞行信息以及各网络的资源负载情况选择出最佳的服务网络和切换点(切换位置和切换时间)，并提前实施资源预留和切换，实现终端无缝切换。

无人机在飞行过程中，周期向MEC服务器上报状态信息，切换判决模块基于信号围栏、终端切换上下文信息判决终端当前的目标系统或目标小区，如果需要切换，则触发切换执行流程，控制终端进行网络或小区切换。

切换判决根据终端的运动路径，飞行高度，业务需求等采用不同的策略。对于不同飞行高度，采用不同的接入切换策略。在300米以下低空，尽量让终端在蜂窝网络中接受网络服务，只有在蜂窝弱覆盖的场景才切换到卫星或专网；对于300到10000米的中低空，根据蜂窝专网覆盖情况，采用蜂窝和卫星兼顾接入的策略；对于10000米以上则尽量使用卫星网络来提供服务。

通常来说，无人机飞行会按照预定规划航路，少数场景无法获得规划航路或事先没有规划航路，下面将从2个场景来介绍无人机的切换判决处理。

(一)能获取规划航路飞行场景的切换判决处理：

在终端创建会话后，基于信号围栏和终端业务QoS需求、航路信息预估出整个航路上的切换点以及对应切换点的切换目标系统和切换时间点信息，在飞行过程中周期刷新规划切换点和相关信息以解决网络状态的变化和波动(尤其是对时间敏感的LEO低轨卫星网络)。航路上切换点预估处理包括航路栅格点划分，系统间、系统内切换点和非切换点标注。在无人机飞行过程中，机载终端周期性上报飞行信息和信号测量信息，MEC服务器根据预估切换点和飞行信息判决终端是否需要切换。切换判决处理流程如下：

(1)航路栅格划分：

根据航路信息和信号围栏栅格划分，把航路离散分割成栅格数组。根据航路起点经纬度高度得到第一个栅格点，然后根据栅格步长，得到下一个栅格点，以此类推得到整个航路离散的有序栅格点集合。对集合中每个栅格点各网络信号质量(根据RSRP、SINR、业务QoS需求、小区负载、资源使用等进行综合评定)进行排序。排序算法可以根据不同策略和用户偏好进行设置。作为一个实施例，可以采用简单加权法确立一个效用函数，把上文提到的信号电平、SINR、QoS满足度、小区负载等因素按照权重加权计算求和得到效用值，效用值越大，表示信号质量越好。

(2)系统间切换点标注：

从航路起始栅格开始遍历直到航路终点栅格，把航路上的服务网络按区域分成若干段，每一段由使用同一类型网络的若干连续栅格点构成，不同航路段的连接栅格点便是系统间切换点，每一航路段内的栅格点分为系统内切换点和非切换点。在系统间切换点计算目标网络时需要满足无人机QoS需求，负载要求(不是重载)和覆盖策略(例如蜂窝优先接入或连续覆盖面积最大)。下面介绍航路系统间切换点标注方法，即各服务网络段切分方法，示例性地，标注后的航路如图4所示。

如果终端初始接入到蜂窝网络。基于信号围栏信息，遍历航路栅格点数组，获得航路上蜂窝弱覆盖(盲区或者信号质量无法保证业务QoS)栅格集合，此集合中栅格点需要非蜂窝网络提供服务。所以需要进行异系统切换，并根据信号围栏信息计算这些栅格中目标切换网络。

通常来说，航路上蜂窝网络弱覆盖区域是成片连续的，如果弱覆盖区域在容忍范围内则可以不切换到卫星或其他网络中去，这样可以降低切换次数。在具体实施中，遍历所有栅格点，假如连续弱覆盖栅格数小于U(U是终端可以容忍的通信断链的区域对应的栅格数，U根据飞行速度和业务需求来设，默认为3)，则不进行系统间切换。若连续弱覆盖栅格数大于U，则从连续弱覆盖起始栅格点判决目标切换系统(卫星网络或其他网络)，并标注起始弱覆盖栅格为蜂窝切换到卫星网络(或其他网络)的系统间切换点。目标网络需要满足无人机QoS需求，负载不是重载，且要连续覆盖蜂窝弱覆盖区域。蜂窝网络信号连续弱覆盖最后一个栅格为恢复栅格，标注为其他系统到蜂窝网络切换点，这2个切换点之间的栅格点标记为非切换点，后续处理不判决这些栅格点。弱覆盖点可根据电平RSRP值来判决，典型值低于-105dBm或-110dBm为弱覆盖。

如果到航路终点都未恢复蜂窝覆盖，则一直接入目标异系统。如果还未到航路终点便恢复蜂窝覆盖，终端切换到蜂窝网络后继续遍历后续航路栅格点，使用前文方法寻找是否存在蜂窝弱覆盖区域。如果有蜂窝弱覆盖区域，按上文方法选择目标网络并标注对应栅格点切换信息。直到遍历到航路终点栅格，则完成了航路上异系统切换点标注，即航路不同服务网络段(连续栅格点集合)的切分和目标切换网络选择。

如果终端在航路起点栅格接入的是非蜂窝系统，则遍历整个航路栅格点，是否存在蜂窝连续覆盖区。若航路上没有蜂窝覆盖，则航路全程需要在非蜂窝网络接受服务。只需判决航路上是否存在非蜂窝网络的系统间切换。非蜂窝网络的异系统切换同样根据弱覆盖区域以及用户偏好来判决，并标注对应栅格点系统间切换信息(切换点和目标网络)。对于航路全程无蜂窝场景，尽量让终端接入卫星网络接受服务，因为卫星网络通常能提供连续大区域覆盖。

若航路上存在蜂窝网络覆盖，则把蜂窝网络连续覆盖起始栅格点标注为系统间切换点并记录对应的目标切换网络。对于蜂窝覆盖以外的栅格点，需要判决是否存在系统间切换，并标注对应的系统间切换信息(切换点和目标网络)，如上文所述。

(3)系统内切换点标注：

在完成了系统间切换点标注后，整个航路上扣除系统间切换栅格点后，剩余的均是系统内切换点。航路上异系统切换点把整个航路划分成了若干个系统内切换段，系统内切换点实际是位于2个系统间切换点中间的某些栅格点。遍历每个系统内切换航路段所有栅格点，计算和标注系统内切换点和非切换点。下面分别介绍蜂窝网络、卫星网络和专用数据链网络系统内切换点标注方法。

a、蜂窝网络内切换点标注方法：

Step1初始化。

首先标记第一个栅格点服务小区为当前服务小区，然后启动对后续栅格点遍历，进入step2。

Step2寻找航路段首个切换点。

对于后续每个栅格点，利用蜂窝网络切换判决使用的A1-A6，B1B2事件规则进行判决，是否满足这些事件。如果不满足，说明此栅格点不需要切换，标注为非切换点。如果有满足A3A5B1B2事件条件，说明服务小区信号变差，需要进一步判决是否需要切换。如果在当前栅格点的下一个栅格点中，当前服务小区继续满足A3A5B1B2事件条件，则说明终端在远离服务小区覆盖方向(同时可以根据栅格点位置和服务基站位置的变化趋势来判决是否远离服务小区)，信号有变差的趋势，需要提前进行切换判决，以免信号变差导致掉话。当前栅格点标注为系统内切换点，初始栅格点和切换栅格点之间栅格点标注为非切换点。进入step3选择目标切换小区。

具体实施时，还可以遍历后续栅格点，查看信号围栏，这些栅格点中服务小区信号质量是否能满足终端业务需求，如果某个栅格点中服务小区信号质量下降不能满足业务需求，则需要小区切换。此栅格点标注为系统内切换点，初始栅格点和切换栅格点之间栅格点标注为非切换点。进入step3选择目标小区。

Step3目标小区和后续切换点选择。

选出切换栅格点中前N个(TopN)邻区集合(栅格点中小区信号质量已经排好序)，此集合中小区要满足小于最大RSRP特定值(作为迟滞量可配置，默认6dB)，同时要满足终端的业务QoS需求和信号围栏中记录的误码率，切换成功率、负载要求、用户偏好等。从当前栅格向后遍历，分别统计初始TopN小区存在遍历到的栅格点TopN小区集合内的次数。对于每个小区，在栅格点TopN小区集合中存在则计数一次，不存在则停止计数。在这些小区中寻找计数最大的小区，作为切换目标小区。计数最大意味着终端在此小区中可以驻留并获得服务覆盖区域最大，可降低切换次数并降低不必要切换。如果存在计数相同，选择负载较轻、资源充足的小区。目标小区本质上是连续位于栅格点可满足QoS要求TopN小区集合且覆盖区域最大的小区。把目标小区标注到切换栅格点中。

如果目标小区覆盖范围包括航路段最后一个栅格点，把切换点到航路最后一个栅格点之间的栅格点标注为非切换点，完成了此航路段上系统内切换点标注，退出处理。

如果目标小区覆盖范围没有到达航路段最后一个栅格点，需要继续处理，寻找下一个服务小区。把切换点与目标小区覆盖范围最后一个栅格之间栅格(包括最后一个栅格点)标注为非切换点。目标切换小区覆盖范围最后一个栅格点的下一个栅格点已不能满足无人机业务信号质量要求，标注为系统内切换点，需要选择新的目标切换小区，重新进入step3选择目标切换小区。

b、卫星系统内切换点标注方法：

对于卫星网络内切换点选择使用和蜂窝网络内切换点选择类似流程，即对航路上卫星网络系统内切换段栅格点进行遍历，以确定切换点(包括目标卫星波束或目标卫星)和非切换点。

卫星轨道和对应的卫星网络特点如表6所示。

表6

需要注意的是，卫星网络由于卫星轨道的不同呈现不同的特性。无人机需根据通信需求接入不同的网络。

卫星网络信号满足需求判决量：(1)信号强度高于切换门限Th，卫星可用带宽足够，能满足终端QoS需求；(2)卫星可见时间大于无人机飞过N个栅格点时间(N默认为5，可根据实测优化)。(3)卫星负载低于重载门限Tp(门限根据实际场景可配置)；(4)没有频谱管制约束、安全策略或用户偏好约束，此网络可用。

Step1初始栅格点信息计算。

首先根据起飞点时间t₀、速度v和当前栅格点与起飞点距离L估算无人机飞到当前栅格点时间t1,t1＝t₀+L/v,然后找到当前栅格点和当前服务卫星及波束。

Step2寻找切换点。

由于卫星网络尤其是LEO卫星覆盖对时间比较敏感，不同时间可见的卫星会发生变化,所以需要输入进入栅格点的时间，进入的时间根据初始栅格点时间t1开始递增，通过每个栅格的时间为deltaT＝M/v，M为栅格大小，v为无人机速度。同时要实时更新进入栅格点的时间，以解决和补偿因为无人机悬停等操作造成的无法通过距离速度来计算的时间消耗带来的时间实时性问题。

遍历航路段航路下一个栅格点，并更新进入时间。查询栅格点对应无人机到达时间，当前服务卫星波束是否满足信号要求。若栅格信号满足则标注栅格点为非切换点，再次进入step2继续处理下一个栅格点。

若栅格点卫星信号无法满足业务需求，标注此栅格点为系统内切换点，并寻找目标切换卫星或卫星波束，进入step3。

Step3目标卫星波束选择。

在切换栅格点卫星列表中，寻找能持续满足业务QoS需求覆盖距离最大的卫星或卫星波束作为切换目标，即满足业务QoS需求连续栅格点数最多的卫星或卫星波束。寻找卫星最大覆盖距离操作为：从切换栅格点开始遍历后续航路栅格点，满足信号质量要求则计数加1，不满足则停止计数。在切换栅格点中满足信号质量要求的所有卫星(或卫星波束)中均寻找其最大覆盖范围，然后这些卫星中覆盖范围最大的卫星(或卫星波束)作为切换目标。如果有多个满足需求的目标卫星波束，那么可以选择可见时间更长的作为切换目标。

若切换目标覆盖范围能到达航路段最后一个栅格，则把切换点到航路段最后一个栅格点之间的栅格点(不包括航路段最后一个栅格点)标记为非切换点，完成此航路段切换点标注，退出此航路段标注。

若切换目标最大覆盖范围覆盖不了航路段最后栅格，则从切换点到切换目标覆盖范围最后一个栅格点之间的所有栅格点(包括最后一个栅格点)标记为非切换点，最后一个栅格点的后续第一个栅格点标记为切换点，重新进入step3开始切换目标选择。

对于卫星网络系统内切换除了采用导频功率强度等信号质量衡量维度来选择目标网络，还可以使用模糊控制和神经网络等算法来进行切换判决和切换目标选择。

c、专用数据链网络系统内切换方法：

专用数据链不如蜂窝网络或卫星网络具有广域覆盖，通常在一定区域内才有覆盖，也不同于卫星网络覆盖随时间会发生变化，对时间比较敏感。

专用数据链网络信号满足需求判决量：(1)信号强度高于切换门限Th(根据实际场景可配置)，可用带宽足够，能满足终端QoS需求；(2)网络负载低于重载门限Tp(门限根据实际场景可配置)；(3)没有频谱管制约束、安全策略或用户偏好约束，此网络可用。

系统内切换判决流程如下：

Step1初始栅格信息准备。

收集服务网络ID，进入step2。

Step2切换点搜索。

遍历航路段下一个栅格点，查询信号围栏，当前栅格点服务网络信号质量是否满足需求。如果不满足信号质量则标注此栅格点为系统内切换点，并计算目标切换网络，进入step3计算目标切换网络。如果服务网络信号质量满足需求，则此栅格点无须切换，标注为非切换点。如果下一个栅格点为此航路段最后一个栅格点，则退出此航路段切换判决，如果不是则继续进入step2进行下一个栅格点处理。

Step3目标切换网络计算。

从切换栅格点中选择满足信号质量要求的候选网络，遍历航路段后续栅格点分别计算各候选网络的覆盖范围，覆盖范围最大的网络作为目标切换网络。候选网络覆盖大小为从切换点往后遍历，直到不满足信号质量要求或到达航路段最后一个栅格点的栅格点个数。如果存在多个覆盖范围一样的，选择负载最小的作为目标切换网络。

如果切换目标网络覆盖范围能到达航路段最后一个栅格，则把切换点到航路段最后一个栅格点之间所有栅格点(不包括航路段最后一个栅格点)标记为非切换点，完成此航路段切换点标注，退出此航路段标注处理。

如果切换目标最大覆盖范围覆盖不了航路段最后栅格，则从切换点后第一个栅格点到目标网络覆盖范围最后一个栅格点之间的栅格点(包括最后一个栅格点)均标记为非切换点，覆盖范围最后一个栅格点的后续一个切换点标记为切换点，重新进入step3开始切换目标选择。

(4)切换判决处理：

当终端入网后根据规划航路完成切换点规划后，在飞行过程中周期性根据飞行信息和信号围栏进行切换判决处理。终端在飞行中周期上报其飞行信息、测量信号质量信息，MEC服务器对其进行比对和校验处理。如果终端测量的信号质量(主要是导频RSRP和SINR)和信号围栏维护的信号质量误差在阈值范围内，认为测量信号可信，根据终端位置查询信号围栏当前是否处于切换点，如果处于切换点，则按照预估的切换点信息进行相应的资源预留和切换执行。如果未处于切换点，则不作处理。

如果终端测量的信号质量和信号围栏维护的信号质量差异超过门限，则MEC服务器指示终端持续N次信号测量并上报，MEC服务器收到测量报告后，刷新整个航路切换点规划，并按照新的结果进行切换判决。同时记录信号围栏此处为围栏损耗点，触发后续的信号围栏维护更新工作。

无人机飞行中需要周期更新航路切换点规划，因为存在网络波动和拓扑变化(卫星网络)。对于卫星网络等覆盖和网络拓扑随时间存在变化的场景，系统内切换点刷新时需要更新输入时间，以保证切换计算的时间实时性。因为无人机飞行中存在悬停等临时操作，导致不能准确根据速度计算某个位置到达的准确时间。

(二)无法获取规划航路飞行场景切换判决处理：

对于无法获取规划航路信息或没有预定飞行航路规划的场景，由于事先无法获取飞行航路，无法根据信号围栏对预定航路进行切换点规划，需要根据无人机实时位置、航向角、飞行速度对飞行轨迹进行预测，再基于当前位置和预测航路，结合信号围栏对切换进行判决处理。无人机会周期上报其飞行信息，可根据终端是否处于切换频繁区域按长短周期进行判决处理以降低计算复杂度。

航路预测：对于无法预先获得航路飞行场景，由于没有固定的航迹，无法根据规划航路来规划切换点，需要实时跟踪终端飞行信息，预测无人机下一步飞行轨迹，结合位置、速度和信号围栏信息，判决终端是否需要切换。基于无人机位置信息、航向角、飞行速度等飞行数据使用卡尔曼滤波算法可以预测无人机下一步飞行轨迹。

切换判决长短周期：为减少计算复杂度和计算量，对于终端切换判决可采用长周期和短周期。当终端处于切换频繁区域时，采用短周期(例如1秒周期)进行切换判决，对于处于服务小区中心区域或切换不频繁区域采用长周期(例如3秒)进行切换判决。长短周期取值和无人机速度、信号栅格大小相关。如果短周期设置太小，则判决计算量变大，如果设置太大则容易造成切换判决太慢，使终端错过切换造成通信受损。短周期长度为无人机飞过2个信号栅格的时间；长周期长度为短周期2到3倍，可根据实测效果进行优化配置。

频繁切换区：在判决终端是否处在频繁切换区或者信号波动区时，有如下几种方法：(1)可以统计终端所在信号栅格和预测轨迹方向的N个信号栅格中是否存在切换点记录信息，N默认设置为5，可根据实测效果进行优化配置。如果当前或未来即将到达的栅格点中存在切换点记录，则认为终端处于频繁切换区。(2)查询信号围栏，对比当前服务网络信号强度和预测路径服务网络信号强度，如果存在显著的衰减趋势，也认为终端即将处于频繁切换区。(3)如果终端处于蜂窝网络中，可以根据小区位置和飞行轨迹的趋势判决是否存在于服务小区中心或边缘，处于小区边缘则认为终端即将处于频繁切换区。

覆盖面积栅格点计数法：覆盖面积最大通过对后续航路上满足QoS栅格点累计计数来判决，航路上累计计数最多的小区即覆盖最大的小区或网络。计数规则为满足QoS计数一次，如不满足则停止计数。

终端切换判决处理方法和流程：

Step1切换周期确定。

无人机飞行过程中周期向MEC服务器上报飞行信息和测量信号质量信息。如果终端测量的信号质量(主要是导频RSRP和SINR)和信号围栏维护的信号质量误差在阈值范围内，认为测量信号可信，无人机在飞行过程中根据位置所在栅格和预测航迹实时判决采用长周期还是短周期进入step2进行切换判决。

如果终端测量的信号质量和信号围栏维护的信号质量差异超过门限，那么MEC服务器指示终端持续N次信号测量并上报，MEC服务器收到测量报告后，立刻进入step2进行切换判决，因为此时围栏信息和终端测量信号质量存在误差，需要立刻进行切换判决，同时记录信号围栏此处为围栏损耗点，触发后续的信号围栏维护更新工作。另外，如果无人机悬停在空中，即飞行速度为0，那么按长周期进入step2进行切换判决。

Step2切换操作判决。

切换判决周期到达时，结合飞行航迹预测信息和围栏信息，判决是否需要进行系统间切换判决或者系统内切换判决。

如果无人机当前处于蜂窝网络，根据飞行轨迹预测即将进入蜂窝弱覆盖区域，则结合信号围栏选择出目标切换系统，离开蜂窝网络，避免通信终端，影响业务和无人机飞行安全，进入step3。如果预测航路上有蜂窝网络覆盖，则进入step4进行蜂窝网络内切换判决处理。

如果无人机当前处于卫星网络，根据飞行轨迹预测即将进入蜂窝有效覆盖区域，则进入step3，让终端切换到蜂窝网络接受服务，否则进入step5进行卫星网络内切换判决处理。

如果无人机当前处于专用数据链路，根据飞行轨迹预测即将进入弱覆盖区域，则需要切换到卫星网络，进入step3；如果预测航路上存在蜂窝网络覆盖，进入step3，切换到蜂窝网络接收服务；否则进入step6进行专用数据链内部切换判决处理。

Step3系统间切换处理。

如果当前终端处于蜂窝网络或专用数据链路，且即将面临弱覆盖风险或由于频谱管制需要进行异系统切换，则根据终端切换上下文信息中用户偏好、业务QoS需求查询信号围栏栅格点信息，搜寻栅格点中满足条件的目标网络。目标网络首先满足终端对可用带宽、时延的QoS需求，同时要在预测飞行轨迹使用覆盖面积栅格点计数法寻找有最好的连续信号覆盖的网络，以降低切换次数。如果预测航路上没有满足无人机QoS需求的网络，则需要对无人机业务进行降级，切到能保障基本通信需求的网络，已保证无人机断网失联和飞行安全，通常来说卫星网络是一个兜底的网络。当切到目标系统后，继续按照长短周期实时进行切换判决，回到step1。

如果当前终端处于非蜂窝网络，需要进入蜂窝网络，则选择最佳蜂窝小区进行切换。目标蜂窝小区遵循上文介绍的栅格点计数法，寻找满足QoS需求且覆盖范围最大的小区作为目标切换小区。完成切换后，继续按照长短周期实时进行切换判决，回到step1。

Step4蜂窝系统内小区切换判决处理。

如果基于飞行轨迹预测，无人机下一步飞行区域有蜂窝网络覆盖，则进行蜂窝系统内切换判决。根据切换判决周期查询信号围栏终端对应栅格的信号质量信息，判断是否满足A3A5或B1B2异系统切换事件条件(A1-A6，B1B2事件含义参考3GPP移动性管理定义切换触发事件)。如果不存在切换事件，则等待下一个切换判决周期进行判决，返回step1。

如果满足切换触发事件条件，且根据位置信息和预测航路栅格信号分析发现服务小区信号存在衰减趋势，则进行切换判决，对预测航迹对应的若干信号栅格信息进行计算判决，选出目标切换小区。目标小区选择时，从当前位置信号栅格遍历预测飞行轨迹栅格，使用覆盖面积栅格点计数法寻找满足QoS且覆盖面积最大的小区。若存在多个均满足条件的小区则选择负载最轻的小区作为目标小区。当切到目标小区后，继续按照长短周期实时进行切换判决，回到step1。如果根据计算和分析发现只是当前栅格点信号存在衰减，后续栅格点服务小区信号质量良好且当前位置处于服务小区良好覆盖区，则无需切换，回到step1继续处理。

Step5卫星系统内切换判决处理。

如果终端处于卫星波束切换边缘或者可见卫星边缘，则提前进行卫星波束切换或卫星切换。具体实施例时，基于预测航路，参考按航路飞行系统内切换方案选择切换目标。完成切换后，继续按照长短周期实时进行切换判决，返回到step1。

Step6专用数据链系统内切换判决处理。

如果当前终端接入专用数据链网络接受服务，且预测航路上存在专用数据链网络覆盖，那么需要判决是否存在系统内切换。处理方式参考按航路规划飞行时专用数据链网络系统内切换方法，基于当前位置信号栅格遍历预测航路信号栅格，为终端规划切换次数最少且能满足QoS需求的系统内切换点。

可以理解的是，本申请实施例给出了基于信号围栏，飞行信息和业务需求的切换控制方法具体实施例。实际上，还可以采用其他基于位置、运动速度、信号预测的切换控制算法和切换策略，例如多属性决策切换算法、基于RSS预测的切换决策算法、基于Q学习的切换决策算法等等。

在这里，本申请实施例提供了一种切换控制方法，核心在于把三维空间切割成离散的栅格集合，根据仿真和实测对栅格中的信号质量进行标注，同时实时搜集栅格覆盖区域内不同网络的负载、资源使用、连通性、策略等信息，基于这些先验和确定性信息构建信号围栏，同时基于终端的位置信息、业务QoS需求、速度、下一步飞行路径等信息使用各种切换策略和算法来进行切换判决，保证整个飞行过程中网络的无缝切换，降低切换对业务的影响，达成良好的移动性管理。信号围栏构建维护和切换策略算法的解耦可以保障在不同的应用场景对算法和关键参数进行调整和适配。关于蜂窝内、卫星网络内以及不同网络间的切换算法的研究在不断深入，本公开的架构和流程能适应空天地一体化组网技术不断发展和演进所提出的要求并可以灵活的适配最新切换算法。

步骤五、切换执行。

在蜂窝小区间切换时，如果源目的小区间存在Xn口或X2链路，可用常规切换流程实施切换。如果没有直连链路，由核心网实施切换控制。

对于非蜂窝网络内部的切换，例如卫星的波束间切换或星间的切换，由卫星地面站核心节点实施切换。此场景如果非蜂窝无线网络也归属于核心网控制，可由核心网实施切换控制。

对于蜂窝和非蜂窝的网络间垂直切换，可采用终端控制来完成系统间切换，也可由核心网控制实施系统间切换。

也就是说，本申请实施例采用信号围栏的制作和维护，通过理论仿真和实际空测，考虑无人机飞行空间信号传播模型和信号覆盖特点，提供了立体空间中不同区域所有可用无线系统信号覆盖情况和信号质量，结合无人机位置、航路规划、速度以及业务QoS需要，做出整个飞行任务中切换判决；另外，本申请实施例采用MEC服务器获取其服务区域内各无线系统实时的网络资源利用情况和负载情况，再结合信号围栏的先验信息和终端实时信息，实现无人机的系统内和系统间切换；此外，本申请实施例可以区分既定航路飞行和非航路飞行两种飞行模式，采取不同的网络切换控制方法，在非航路飞行时结合位置、速度、预测飞行轨迹和信号围栏信息，判决终端是否需要切换；处于切换频繁区域采用短周期判决，否则采用长周期判决。基于位置、飞行航迹以及先验信息，可以降低对终端的测量要求，减少终端功耗和测量开销对业务的影响。

本实施例提供了一种切换控制方法，通过上述申请实施例对前述实施例的具体实现进行了详细阐述，从中可以看出，根据前述实施例的技术方案，与相关技术相比，一方面，当前基于终端位置、速度的小区切换方法主要适用地面终端，无法解决无人机小区切换。信号围栏的制作和维护，通过理论仿真和实际空测，全面考虑无人机飞行空间信号传播模型和信号覆盖特点，提供了立体空间中不同区域所有可用无线系统信号覆盖情况和信号质量，能高效快速的结合无人机位置、航路规划、速度以及业务QoS需要，做出整个飞行任务中切换判决。另一方面，本技术方案主要解决了蜂窝网络的切换问题，对于系统间切换，例如蜂窝小区切换到卫星网络，只是简单的判决信号强度，未从信号连续覆盖、网络资源、负载情况、航路规划系统的做出切换判决，没有一个区域的中心节点来进行统一控制协调，无法做出精准的切换判决。MEC服务器能掌握其服务区域内各无线系统实时的网络资源利用情况和负载情况，再结合信号围栏的先验信息和终端实时信息，能很好的支持无人机的系统内和系统间切换，既能缩短切换判决时间、提高切换成功率，同时能很好的保证无人机飞行安全和业务QoS需求。又一方面，本技术方案具有较低的计算复杂度、部署灵活性和可扩展性。MEC服务器服务范围可根据业务需求、航路规划、空域信息以及业务量进行动态调整。MEC服务器同时可以灵活的适配蜂窝网络的各种特性，例如切片、用户中心网络等。此方案非常适合未来空天地一体化通信系统，能很好的使能未来无人机空域开放和无人机产业大发展。

实施例三

基于前述实施例相同的发明构思，参见图5，其示出了本申请实施例提供的一种切换控制装置50的组成结构示意图。如图5所示，所述切换控制装置50包括获取单元501、判决单元502和切换单元503；其中，

获取单元501，配置为获取目标终端的状态信息；

判决单元502，配置为当状态信息指示目标终端按照规划航路飞行时，根据信号围栏对规划航路进行栅格划分，得到若干个栅格点，并根据若干个栅格点和状态信息确定目标终端的切换判决结果；

判决单元502，还配置为当状态信息指示目标终端未按照规划航路飞行时，根据状态信息预测目标终端的飞行轨迹，通过信号围栏查询飞行轨迹对应的栅格信息，并根据栅格信息和状态信息确定目标终端的切换判决结果；

切换单元503，配置为根据切换判决结果，控制目标终端进行网络切换。

在一些实施例中，判决单元501，具体配置为根据规划航路的起点信息，确定第一个栅格点；以及根据第一个栅格点以及栅格步长，确定下一个栅格点，以得到若干个栅格点。

在一些实施例中，状态信息包括飞行信息、信号测量信息和业务需求信息；相应地，判决单元502，具体配置为确定规划航路上的预估切换点；以及在信号测量信息指示的信号质量与信号围栏存储的信号质量之间的误差处于预设误差范围之内的情况下，根据飞行信息确定目标终端的位置信息；以及通过信号围栏查询位置信息对应的目标栅格点，并判断目标栅格点是否处于预估切换点；以及若判断结果为是，则根据预估切换点确定目标终端的切换判决结果。

在一些实施例中，判决单元502，还配置为在信号测量信息指示的信号质量与信号围栏存储的信号质量之间的误差处于预设误差范围之外的情况下，接收目标终端上报的持续多次信号测量的目标测量报告；以及根据目标测量报告刷新规划航路上的预估切换点，并根据刷新后的预估切换点确定目标终端的切换判决结果。

在一些实施例中，判决单元502，具体配置为基于信号测量信息和业务需求信息，对若干个栅格点进行系统间切换规划以及标注，确定规划航路上的系统间切换点；以及，基于系统内切换点进行系统间切换规划以及标注，确定规划航路上的系统内切换点。

在一些实施例中，判决单元502，具体配置为基于信号测量信息和业务需求信息，确定在第一网络下若干个栅格点各自的信号质量，并将信号质量小于第一阈值的栅格点确定为弱覆盖栅格点；以及遍历若干个栅格点，当连续弱覆盖栅格点的数量大于第一阈值时，将连续弱覆盖栅格点中的起始栅格点标注为第二网络的系统间切换点，以得到规划航路上的系统间切换点；其中，第一网络与第二网络不同。

在一些实施例中，判决单元502，具体配置为根据系统间切换点，将规划航路划分为若干个系统内切换段；以及遍历每一系统内切换段中的所有栅格点，并根据遍历到的栅格点对应的信号质量，标注每一系统内切换段中的系统内切换点和非切换点，以得到规划航路上的系统内切换点。

在一些实施例中，判决单元502，具体配置为根据飞行信息，确定目标终端的位置信息、航向角和飞行速度；以及基于位置信息、航向角和飞行速度，采用卡尔曼滤波算法进行飞行轨迹预测，得到目标终端的飞行轨迹。

在一些实施例中，判决单元502，具体配置为在信号测量信息指示的信号质量与信号围栏存储的信号质量之间的误差处于预设误差范围之内的情况下，根据栅格信息和飞行轨迹确定切换判决周期；以及当切换判决周期到达时，判断是否执行系统间切换判决或者系统内切换判决，并根据判断结果和状态信息执行相应的切换判决处理，确定目标终端的切换判决结果。

在一些实施例中，判决单元502，还体配置为在信号测量信息指示的信号质量与信号围栏存储的信号质量之间的误差处于预设误差范围之外的情况下，接收目标终端上报的持续多次信号测量的目标测量报告；以及在接收到目标测量报告时，判断是否执行系统间切换判决或者系统内切换判决，并根据判断结果和状态信息执行相应的切换判决处理，确定目标终端的切换判决结果。

在一些实施例中，判决单元502，具体配置为根据栅格信息和飞行轨迹确定目标终端是否处于频繁切换区域；以及当目标终端处于频繁切换区域时，确定切换判决周期为第一周期；以及当目标终端处于非频繁切换区域或者飞行速度为零时，确定切换判决周期为第二周期；其中，第二周期的长度大于第一周期的长度。

在一些实施例中，判决单元502，具体配置为在目标终端当前处于第一网络的情况下，当目标终端的飞行轨迹预测到下一时刻将进入弱覆盖区域时，根据信号围栏确定出第二网络，确定执行由第一网络切换到第二网络的系统间切换判决；或者，当目标终端的飞行轨迹预测到下一时刻将进入第二网络时，确定执行由第一网络切换到第二网络的系统间切换判决；或者，当目标终端的飞行轨迹预测到下一时刻仍进入第一网络的覆盖区域时，确定执行第一网络中的系统内切换判决；其中，第一网络至少包括下述之一：蜂窝网络、卫星网络和专用数据链路网络，第二网络至少包括下述之一：蜂窝网络、卫星网络和专用数据链路网络，且第一网络与第二网络不同。

在一些实施例中，切换控制装置50还可以包括构建单元504，配置为构建信号围栏；以及根据预设规则对信号围栏进行维护更新。

在一些实施例中，预设规则包括：周期触发规则和事件触发规则；其中，周期触发规则是按照预设周期触发对信号围栏的维护更新；以及事件触发规则是在发生预设事件时触发对信号围栏的维护更新。

可以理解地，在本实施例中，“单元”可以是部分电路、部分处理器、部分程序或软件等等，当然也可以是模块，还可以是非模块化的。而且在本实施例中的各组成部分可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并非作为独立的产品进行销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中，基于这样的理解，本实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或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中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或processor(处理器)执行本实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

因此，本实施例提供了一种计算机存储介质，该计算机存储介质存储有切换控制程序，所述切换控制程序被至少一个处理器执行时实现前述实施例中任一项所述的方法的步骤。

基于上述切换控制装置50的组成以及计算机存储介质，参见图6，其示出了本申请实施例提供的一种电子设备60的组成结构示意图。如图6所示，可以包括：通信接口601、存储器602和处理器603；各个组件通过总线系统604耦合在一起。可理解，总线系统604用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统604除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图6中将各种总线都标为总线系统604。其中，通信接口601，用于在与其他外部网元之间进行收发信息过程中，信号的接收和发送；

存储器602，用于存储能够在处理器603上运行的计算机程序；

处理器603，用于在运行所述计算机程序时，执行：

获取目标终端的状态信息；

当所述状态信息指示所述目标终端按照规划航路飞行时，根据信号围栏对所述规划航路进行栅格划分，得到若干个栅格点，并根据所述若干个栅格点和所述状态信息确定所述目标终端的切换判决结果；

当所述状态信息指示所述目标终端未按照规划航路飞行时，根据所述状态信息预测所述目标终端的飞行轨迹，通过所述信号围栏查询所述飞行轨迹对应的栅格信息，并根据所述栅格信息和所述状态信息确定所述目标终端的切换判决结果；

根据所述切换判决结果，控制所述目标终端进行网络切换。

可以理解，本申请实施例中的存储器602可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(Static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(Dynamic RAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double Data RateSDRAM，DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(Enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步链动态随机存取存储器(Synchronous link DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(Direct Rambus RAM，DRRAM)。本文描述的系统和方法的存储器602旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

而处理器603可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器603中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器603可以是通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器602，处理器603读取存储器602中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

可以理解的是，本文描述的这些实施例可以用硬件、软件、固件、中间件、微码或其组合来实现。对于硬件实现，处理单元可以实现在一个或多个专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuits，ASIC)、数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、数字信号处理设备(DSP Device，DSPD)、可编程逻辑设备(Programmable LogicDevice，PLD)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、通用处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行本申请所述功能的其它电子单元或其组合中。

对于软件实现，可通过执行本文所述功能的模块(例如过程、函数等)来实现本文所述的技术。软件代码可存储在存储器中并通过处理器执行。存储器可以在处理器中或在处理器外部实现。

可选地，作为另一个实施例，处理器603还配置为在运行所述计算机程序时，执行前述实施例中任一项所述的方法的步骤。

在一些实施例中，参见图7，其示出了本申请实施例提供的另一种电子设备60的组成结构示意图。如图7所示，该电子设备60至少包括前述实施例中任一项所述的切换控制装置50。

在本申请实施例中，对于电子设备60而言，通过获取目标终端的状态信息；当状态信息指示目标终端按照规划航路飞行时，根据信号围栏对规划航路进行栅格划分，得到若干个栅格点，并根据若干个栅格点和状态信息确定目标终端的切换判决结果；当状态信息指示目标终端未按照规划航路飞行时，根据状态信息预测目标终端的飞行轨迹，通过信号围栏查询飞行轨迹对应的栅格信息，并根据栅格信息和状态信息确定目标终端的切换判决结果；根据切换判决结果，控制目标终端进行网络切换。这样，在目标终端的飞行过程中，能够在有规划航路和没有规划航路情况下切换至最合适的网络，而且同时考虑到系统间网络切换和系统内网络切换，不仅缩短了切换判决时间，还提高了切换成功率，同时还能够保持目标终端飞行过程中信号质量的稳定性，进而保证了目标终端的飞行安全。

需要说明的是，在本申请中，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。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

本申请所提供的几个方法实施例中所揭露的方法，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例。

本申请所提供的几个产品实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的产品实施例。

本申请所提供的几个方法或设备实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例或设备实施例。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (17)

1.一种切换控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取目标终端的状态信息；

当所述状态信息指示所述目标终端按照规划航路飞行时，根据信号围栏对所述规划航路进行栅格划分，得到若干个栅格点，并根据所述若干个栅格点和所述状态信息确定所述目标终端的切换判决结果；

当所述状态信息指示所述目标终端未按照规划航路飞行时，根据所述状态信息预测所述目标终端的飞行轨迹，通过所述信号围栏查询所述飞行轨迹对应的栅格信息，并根据所述栅格信息和所述状态信息确定所述目标终端的切换判决结果；

根据所述切换判决结果，控制所述目标终端进行网络切换。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据信号围栏对所述规划航路进行栅格划分，得到若干个栅格点，包括：

根据所述规划航路的起点信息，确定第一个栅格点；

根据所述第一个栅格点以及栅格步长，确定下一个栅格点，以得到所述若干个栅格点。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述状态信息包括飞行信息、信号测量信息和业务需求信息；

所述根据所述若干个栅格点和所述状态信息确定所述目标终端的切换判决结果，包括：

确定所述规划航路上的预估切换点；

在所述信号测量信息指示的信号质量与所述信号围栏存储的信号质量之间的误差处于预设误差范围之内的情况下，根据所述飞行信息确定所述目标终端的位置信息；

通过所述信号围栏查询所述位置信息对应的目标栅格点，并判断所述目标栅格点是否处于所述预估切换点；

若判断结果为是，则根据所述预估切换点确定所述目标终端的切换判决结果。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述信号测量信息指示的信号质量与所述信号围栏存储的信号质量之间的误差处于预设误差范围之外的情况下，接收所述目标终端上报的持续多次信号测量的目标测量报告；

根据所述目标测量报告刷新所述规划航路上的预估切换点，并根据刷新后的预估切换点确定所述目标终端的切换判决结果。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定所述规划航路上的预估切换点，包括：

基于所述信号测量信息和所述业务需求信息，对所述若干个栅格点进行系统间切换规划以及标注，确定所述规划航路上的系统间切换点；以及，

基于所述系统内切换点进行系统间切换规划以及标注，确定所述规划航路上的系统内切换点。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述信号测量信息和所述业务需求信息，对所述若干个栅格点进行系统间切换规划以及标注，确定所述规划航路上的系统间切换点，包括：

基于所述信号测量信息和所述业务需求信息，确定在第一网络下所述若干个栅格点各自的信号质量，并将所述信号质量小于第一阈值的栅格点确定为弱覆盖栅格点；

遍历所述若干个栅格点，当连续所述弱覆盖栅格点的数量大于第一阈值时，将连续所述弱覆盖栅格点中的起始栅格点标注为第二网络的系统间切换点，以得到所述规划航路上的系统间切换点；

其中，所述第一网络与所述第二网络不同。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述系统间切换点进行系统内切换规划以及标注，确定所述规划航路上的系统内切换点，包括：

根据所述系统间切换点，将所述规划航路划分为若干个系统内切换段；

遍历每一系统内切换段中的所有栅格点，并根据所述遍历到的栅格点对应的信号质量，标注每一系统内切换段中的系统内切换点和非切换点，以得到所述规划航路上的系统内切换点。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述状态信息预测所述目标终端的飞行轨迹，包括：

根据所述飞行信息，确定所述目标终端的位置信息、航向角和飞行速度；

基于所述位置信息、所述航向角和所述飞行速度，采用卡尔曼滤波算法进行飞行轨迹预测，得到所述目标终端的飞行轨迹。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述栅格信息和所述状态信息确定所述目标终端的切换判决结果，包括：

在所述信号测量信息指示的信号质量与所述信号围栏存储的信号质量之间的误差处于预设误差范围之内的情况下，根据所述栅格信息和所述飞行轨迹确定切换判决周期；

当所述切换判决周期到达时，判断是否执行系统间切换判决或者系统内切换判决，并根据判断结果和所述状态信息执行相应的切换判决处理，确定所述目标终端的切换判决结果。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述信号测量信息指示的信号质量与所述信号围栏存储的信号质量之间的误差处于预设误差范围之外的情况下，接收所述目标终端上报的持续多次信号测量的目标测量报告；

在接收到所述目标测量报告时，判断是否执行系统间切换判决或者系统内切换判决，并根据判断结果和所述状态信息执行相应的切换判决处理，确定所述目标终端的切换判决结果。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据所述栅格信息和所述飞行轨迹确定切换判决周期，包括：

根据所述栅格信息和所述飞行轨迹确定所述目标终端是否处于频繁切换区域；

当所述目标终端处于频繁切换区域时，确定所述切换判决周期为第一周期；

当所述目标终端处于非频繁切换区域或者飞行速度为零时，确定所述切换判决周期为第二周期；

其中，所述第二周期的长度大于所述第一周期的长度。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述判断是否执行系统间切换判决或者系统内切换判决，包括：

在所述目标终端当前处于第一网络的情况下，当所述目标终端的飞行轨迹预测到下一时刻将进入弱覆盖区域时，根据所述信号围栏确定出第二网络，确定执行由所述第一网络切换到所述第二网络的系统间切换判决；或者，

当所述目标终端的飞行轨迹预测到下一时刻将进入第二网络时，确定执行由所述第一网络切换到所述第二网络的系统间切换判决；或者，

当所述目标终端的飞行轨迹预测到下一时刻仍进入所述第一网络的覆盖区域时，确定执行所述第一网络中的系统内切换判决；

其中，所述第一网络至少包括下述之一：蜂窝网络、卫星网络和专用数据链路网络，所述第二网络至少包括下述之一：蜂窝网络、卫星网络和专用数据链路网络，且所述第一网络与所述第二网络不同。

13.根据权利要求1至12任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

构建所述信号围栏；以及

根据预设规则对所述信号围栏进行维护更新。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述预设规则包括：周期触发规则和事件触发规则；其中，

所述周期触发规则是按照预设周期触发对所述信号围栏的维护更新；

所述事件触发规则是在发生预设事件触发对所述信号围栏的维护更新。

15.一种切换控制装置，其特征在于，所述切换控制装置包括获取单元、判决单元和切换单元；其中，

所述获取单元，配置为获取目标终端的状态信息；

所述判决单元，配置为当所述状态信息指示所述目标终端按照规划航路飞行时，根据信号围栏对所述规划航路进行栅格划分，得到若干个栅格点，并根据所述若干个栅格点和所述状态信息确定所述目标终端的切换判决结果；

所述判决单元，还配置为当所述状态信息指示所述目标终端未按照规划航路飞行时，根据所述状态信息预测所述目标终端的飞行轨迹，通过所述信号围栏查询所述飞行轨迹对应的栅格信息，并根据所述栅格信息和所述状态信息确定所述目标终端的切换判决结果；

所述切换单元，配置为根据所述切换判决结果，控制所述目标终端进行网络切换。

16.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括存储器和处理器；其中，

所述存储器，用于存储能够在所述处理器上运行的计算机程序；

所述处理器，用于在运行所述计算机程序时，执行如权利要求1至14任一项所述的方法。

17.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有切换控制程序，所述切换控制程序被至少一个处理器执行时实现如权利要求1至14任一项所述的方法。

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