CN117459094A - 一种跳频处理方法、装置、设备以及存储介质 - Google Patents

一种跳频处理方法、装置、设备以及存储介质 Download PDF

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CN117459094A CN202311323191.0A CN202311323191A CN117459094A CN 117459094 A CN117459094 A CN 117459094A CN 202311323191 A CN202311323191 A CN 202311323191A CN 117459094 A CN117459094 A CN 117459094A
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Abstract

本发明公开了一种跳频处理方法、装置、设备以及存储介质，所述方法包括：获取当前各非工作信道的噪声能量，以及工作信道在接收状态下的噪声能量；对各非工作信道的噪声能量进行排序，将噪声能量值最小的非工作信道作为目标信道；将目标信道的噪声能量与工作信道的噪声能量进行比对，当目标信道的噪声能量与工作信道的噪声能量之差小于预设的阈值时，将所述目标信道作为待跳频信道，继而将当前工作信道切换至待跳频信道。通过本发明可以有效地降低当前环境噪声对工作信道的干扰，降低无线传输的错误率。

Description

一种跳频处理方法、装置、设备以及存储介质
技术领域
本发明涉及无线传输技术领域，尤其涉及一种跳频处理方法、装置、设备以及存储介质。
背景技术
目前在很多无线传输技术中，均采用了跳频方案来进行通讯，但是大多数都是采用预先选择的固定码元的多种不同波形pattern进行跳频通讯，导致在飞行过程中，不同的地方干扰不一样，如果某几个无线信道被固定干扰，那么会导致通信一直被干扰而无法避开。
专利文献CN109547952A公开了一种基于低功耗无线传输技术的平板探测器及其应用方法，其中，所述基于低功耗无线传输技术的平板探测器至少包括：网络传输模块，其至少包括WLAN传输单元和短距离无线传输单元；其中：所述WLAN传输单元用于在移动式使用环境下，实现所述平板探测器与主机端之间的图像数据传输；所述短距离无线传输单元用于在移动式使用环境下，实现所述平板探测器与所述主机端之间的信息交换与沟通连接；其中，所述主机端具有与所述平板探测器相匹配的网络传输模块。然而该专利在跳频通信过程中仍然无法降低环境噪声对工作的无线信道的干扰，从而导致无线传输的错误率较高。
发明内容
本发明提供了一种跳频处理方法、装置、设备以及存储介质，可以有效地降低当前环境噪声对工作信道的干扰，降低无线传输的错误率。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种跳频处理方法，包括：
获取当前各非工作信道的噪声能量，以及工作信道在接收状态下的噪声能量；
对各非工作信道的噪声能量进行排序，将噪声能量值最小的非工作信道作为目标信道；
将目标信道的噪声能量与工作信道的噪声能量进行比对，当目标信道的噪声能量与工作信道的噪声能量之差小于预设的阈值时，将所述目标信道作为待跳频信道，继而将当前工作信道切换至待跳频信道。
作为优选方案，所述对各非工作信道的噪声能量进行排序，将噪声能量值最小的非工作信道作为目标信道，包括：
根据各非工作信道的噪声能量值，生成一噪声能量表；
根据所述噪声能量表，计算得到各非工作信道的噪声能量平均值；
对各非工作信道的噪声能量平均值进行排序，将噪声能量平均值最小的非工作信道作为目标信道。
作为优选方案，所述噪声能量表，包括：
其中，N[i，j]为对非工作信道j进行第i轮扫描时，所获取的非工作信道j的噪声能量值。
作为优选方案，根据以下公式计算得到各非工作信道的噪声能量平均值：
其中，M为所述噪声能量表的行数，N为所述噪声能量表的列数。
作为优选方案，所述将当前工作信道切换至待跳频信道，包括：
获取当前的平均接收能量值，以及当前工作信道的信噪比；
获取无干扰环境下的信噪比，继而根据当前的平均接收能量值、当前工作信道的信噪比以及无干扰环境下的信噪比，计算得到当前的噪声强度；
获取当前的数据传输速率；
将当前的噪声强度与待跳频信道的噪声能量值进行比对，将当前的数据传输速率与预设的理想数据传输速率进行比对，在当前的噪声强度与待跳频信道的噪声能量值满足预设的第一跳频条件，且当前的数据传输速率满足预设的第二跳频条件时，启动跳频，将当前工作信道切换至待跳频信道。
作为优选方案，所述第一跳频条件，包括：
Nwork+Ndelta>Nsweep
其中，Nwork为当前的噪声强度，Nsweep为待跳频信道的噪声能量值，Ndelta为用于防止来回跳频的迟滞门限。
作为优选方案，所述获取当前各非工作信道的噪声能量，包括：
对当前各非工作信道进行轮训噪声扫描，获取当前各非工作信道的噪声能量；
其中，在对当前各非工作信道进行轮训噪声扫描时，若扫频行满，则根据以下公式对当前各非工作信道的噪声能量数据进行滑动储存，移掉最旧的噪声能量数据：
Noise[i,j]＝Noise[i+1,j]，i∈[0,M-1],j∈[0,N-1]
其中，i为噪声扫描的扫描周期，j为所扫描的当前各非工作信道的信道编号；M为统计行数；N为信道数。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例提供了一种跳频处理装置，包括：噪声能量获取模块、噪声能量排序模块以及信道切换模块；
所述噪声能量获取模块，用于获取当前各非工作信道的噪声能量，以及工作信道在接收状态下的噪声能量；
所述噪声能量排序模块，用于对各非工作信道的噪声能量进行排序，将噪声能量值最小的非工作信道作为目标信道；
所述信道切换模块，用于将目标信道的噪声能量与工作信道的噪声能量进行比对，当目标信道的噪声能量与工作信道的噪声能量之差小于预设的阈值时，将所述目标信道作为待跳频信道，继而将当前工作信道切换至待跳频信道。
在上述实施例的基础上，本发明又一实施例提供了一种电子设备，所述设备包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述发明实施例所述的跳频处理方法。
在上述实施例的基础上，本发明又一实施例提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述存储介质所在设备执行上述发明实施例所述的跳频处理方法。
相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：
在本发明中，获取当前各非工作信道的噪声能量，以及工作信道在接收状态下的噪声能量；对各非工作信道的噪声能量进行排序，将噪声能量值最小的非工作信道作为目标信道；将目标信道的噪声能量与工作信道的噪声能量进行比对，当目标信道的噪声能量与工作信道的噪声能量之差小于预设的阈值时，将所述目标信道作为待跳频信道，继而将当前工作信道切换至待跳频信道。
通过本发明，可以在当前非工作信道中选择一个噪声能量值最小的非工作信道，由于噪声能量大小可以反映信道的受干扰程度，因此噪声能量值最小的非工作信道即为最优的非工作信道，然后将当前工作信道切换至最优的非工作信道，从而可以有效的降低当前环境噪声对工作信道的干扰，降低无线传输的错误率。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种跳频处理方法的流程示意图；
图2是无线跳频处理系统的结构示意图；
图3是本发明一实施例提供的一种跳频处理装置的结构示意图。
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，所描述的实施例仅仅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。
实施例一
请参照图1，为本发明一实施例提供的一种跳频处理方法的流程示意图，包括如下具体步骤：
S1、获取当前各非工作信道的噪声能量，以及工作信道在接收状态下的噪声能量；
优选的，所述获取当前各非工作信道的噪声能量，包括：对当前各非工作信道进行轮训噪声扫描，获取当前各非工作信道的噪声能量；其中，在对当前各非工作信道进行轮训噪声扫描时，若扫频行满，则根据以下公式对当前各非工作信道的噪声能量数据进行滑动储存，移掉最旧的噪声能量数据：
Noise[i,j]＝Noise[i+1,j]，i∈[0,M-1],j∈[0,N-1]
其中，i为噪声扫描的扫描周期，j为所扫描的当前各非工作信道的信道编号；M为统计行数；N为信道数。
在当前工作信道工作时，通过频谱探测，智能选择当前非当前工作信道进行轮训噪声扫描，获取当前非工作信道的噪声能量。并在当前工作信道处于接收状态时进行噪声能量扫描，获取当前工作信道在接收状态下的噪声能量，以此排除由于是自己工作信道的干扰，获取真实的环境干扰。
在对当前各非工作信道进行轮训噪声扫描时，若扫频行满，则采用滑动储存的方式，来移掉最旧的噪声能量数据，表达式为：
Noise[i,j]＝Noise[i+1,j]，i∈[0,M-1],j∈[0,N-1]
其中，i为噪声扫描的扫描周期，j为所扫描的当前各非工作信道的信道编号；M为统计行数；N为信道数。
S2、对各非工作信道的噪声能量进行排序，将噪声能量值最小的非工作信道作为目标信道；
优选的，所述对各非工作信道的噪声能量进行排序，将噪声能量值最小的非工作信道作为目标信道，包括：根据各非工作信道的噪声能量值，生成一噪声能量表；根据所述噪声能量表，计算得到各非工作信道的噪声能量平均值；对各非工作信道的噪声能量平均值进行排序，将噪声能量平均值最小的非工作信道作为目标信道。
优选的，所述噪声能量表，包括：
其中，N[i，j]为对非工作信道j进行第i轮扫描时，所获取的非工作信道j的噪声能量值。
优选的，根据以下公式计算得到各非工作信道的噪声能量平均值：
其中，M为所述噪声能量表的行数，N为所述噪声能量表的列数。
对当前各非工作信道进行轮训噪声扫描之后，即可得到一噪声能量表：
其中，N[i，j]为对非工作信道j进行第i轮扫描时，所获取的非工作信道j的噪声能量值。
然后根据该噪声能量表，统计出各非工作信道的加权平均值，即噪声能量平均值：
其中，M为所述噪声能量表的行数，N为所述噪声能量表的列数。
对各非工作信道的噪声能量平均值进行排序，根据噪声能量平均值从大到小或者从小到大排，将噪声能量平均值最小的非工作信道作为最优的跳频目标信道。
S3、将目标信道的噪声能量与工作信道的噪声能量进行比对，当目标信道的噪声能量与工作信道的噪声能量之差小于预设的阈值时，将所述目标信道作为待跳频信道，继而将当前工作信道切换至待跳频信道。
优选的，所述将当前工作信道切换至待跳频信道，包括：获取当前的平均接收能量值，以及当前工作信道的信噪比；获取无干扰环境下的信噪比，继而根据当前的平均接收能量值、当前工作信道的信噪比以及无干扰环境下的信噪比，计算得到当前的噪声强度；获取当前的数据传输速率；将当前的噪声强度与待跳频信道的噪声能量值进行比对，将当前的数据传输速率与预设的理想数据传输速率进行比对，在当前的噪声强度与待跳频信道的噪声能量值满足预设的第一跳频条件，且当前的数据传输速率满足预设的第二跳频条件时，启动跳频，将当前工作信道切换至待跳频信道。
优选的，所述第一跳频条件，包括：
Nwork+Ndelta>Nsweep
其中，Nwork为当前的噪声强度，Nsweep为待跳频信道的噪声能量值，Ndelta为用于防止来回跳频的迟滞门限。
请参照图2，为本发明的跳频处理方法所对应的基于Wi-Fi协议的无线跳频处理系统的结构示意图，包括以下六个模块：
模块M1：通过噪声能量扫描模块统计Wi-Fi主控模块在当前非工作信道的噪声能量，每个主控模块收时间周期统计一个信道的噪声能量，如果主控一直处于接收状态，则定分时扫描各个非工作信道的噪声；每扫描一个信道，实时更新扫描的噪声能量表，并且按照噪声能量排序，并实时通知主控模块M2。
模块M2：Wi-Fi主控模块工作在AP或者AP+STA模式，以AP模式下获取模块M1扫描的噪声信道排序，实时更新待切换到的目标信道编号，wifi主控模块根据当前工作信道的信噪比(SNR)，错误率(ER),以及接收到的能量大小(RSSI)，数据速率(BR)等综合条件，如果满足跳频条件，则启动通知连接到wifi主控模块(AP模式)的各个STA设备，连续通知N次(N根据环境设置，不低于3次)STA，每次通知均带有递减值的通知次数，当到达0值时，马上切换到新到目标信道；其中，AP通知STA的方式可以是beacon包，也可以是其他无线通道。
模块M3，模块M4：用于控制Wi-Fi收发切换，目的是保证只有在Wi-Fi主控设备处于接收状态下，噪声扫描模块才可以统计噪声能量，避免自干扰，保证扫描到的是环境噪声信号而不是工作信道的信号，避免误判。
模块M5：用于实现在工作信道正常工作时，在Wi-Fi主控处于接收状态时，信号从前级无线设备送进来时候可以把有用的信号送到wi-fi主控设备，同时把噪声可以送到噪声扫描设备，在Wi-Fi主控发射时，能够保证发射的能量无衰减或者更小的衰减。
模块M6：外接WiFi-FEM模块，有效的提高接收灵敏度，并且可以在ISM频段内合法的发射发射功率，增加wifi的覆盖范围，并且在接收时候插入衰耗很小，保证良好的灵敏度。
找到噪声能量平均值最小的非工作信道作为最优的跳频目标信道之后，将目标信道的噪声能量与工作信道的噪声能量进行比对，当目标信道的噪声能量与工作信道的噪声能量之差小于预设的阈值时，将所述目标信道作为待跳频信道，当满足以下跳频条件时，即可将当前工作信道切换至待跳频信道。
(1)当前的噪声强度与待跳频信道的噪声能量值满足预设的第一跳频条件：通过Wi-Fi主控模块读到当前的平均接收能量值RSSI，并根据该RSSI的能量值大小，查表查出无干扰环境下的信噪比SNR值，并读取当前的工作信道的信噪比SNR值做对比，换算出当前的噪声强度，用该强度和非工作信道扫描出来的噪声大小做比较，当满足第一跳频条件：Nwork+Ndelta>Nsweep时,启动跳频到新的信道。其中，Nwork为当前的噪声强度，Nsweep为待跳频信道的噪声能量值，Ndelta为用于防止来回跳频的迟滞门限。
(2)当前的数据传输速率满足预设的第二跳频条件：通过Wi-Fi主控模块读到当前的平均接收能量值RSSI，以及当前工作信道的调制模式MCS，并根据数据量的大小以及传输的时间值，算出当前环境下的传输速率，并与理想条件下的同等调制模式MCS下传输速率做对比，当前的数据传输速率满足预设的第二跳频条件，即传输速率比无干扰条件下的传输速率低至一定值时，启动跳频，该值可进行配置。
进入跳频机制下之后，Wi-Fi主控模块作为AP设备，定时通知各个连接到该AP的设备STA，连续通知10次，然后所有相互连接的设备启动跳频，切换到新的信道；AP设备和STA设备之间通过定时的beacon信号做同步信号。Wi-Fi主控设备作为AP模块，不论是在发送状态还是接收状态，均等间隔向外发beacon信号，该beacon信号作为同步信号，用于传输倒数的跳频时间值，并包含目标信道编号。跳频完成以后，把原先工作的信道添加到噪声扫描的信道列表里，作为下一次的跳频的备选信道之一。
由此可见，本发明提供了一种跳频处理方法，可以在当前非工作信道中选择一个噪声能量值最小的非工作信道，由于噪声能量大小可以反映信道的受干扰程度，因此噪声能量值最小的非工作信道即为最优的非工作信道，然后将当前工作信道切换至最优的非工作信道，从而可以有效的降低当前环境噪声对工作信道的干扰，降低无线传输的错误率。
实施例二
请参照图3，为本发明一实施例提供的一种跳频处理装置的结构示意图，该装置包括：噪声能量获取模块、噪声能量排序模块以及信道切换模块；
所述噪声能量获取模块，用于获取当前各非工作信道的噪声能量，以及工作信道在接收状态下的噪声能量；
所述噪声能量排序模块，用于对各非工作信道的噪声能量进行排序，将噪声能量值最小的非工作信道作为目标信道；
所述信道切换模块，用于将目标信道的噪声能量与工作信道的噪声能量进行比对，当目标信道的噪声能量与工作信道的噪声能量之差小于预设的阈值时，将所述目标信道作为待跳频信道，继而将当前工作信道切换至待跳频信道。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
所述领域的技术人员可以清楚地了解到，为的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可参考前述方法实施例中对应的过程，在此不再赘述。
实施例三
相应地，本发明实施例提供了一种电子设备，所述设备包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述发明实施例所述的跳频处理方法。
所述电子设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述设备可包括但不仅限于，处理器、存储器。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(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、分立硬件组件等。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，所述处理器是所述设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个设备的各个部分。
实施例四
相应地，本发明实施例提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述存储介质所在设备执行上述发明实施例所述的跳频处理方法。
所述存储器可用于存储所述计算机程序，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述设备的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(FlashCard)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
所述存储介质为计算机可读存储介质，所述计算机程序存储在所述计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种跳频处理方法，其特征在于，包括：
获取当前各非工作信道的噪声能量，以及工作信道在接收状态下的噪声能量；
对各非工作信道的噪声能量进行排序，将噪声能量值最小的非工作信道作为目标信道；
将目标信道的噪声能量与工作信道的噪声能量进行比对，当目标信道的噪声能量与工作信道的噪声能量之差小于预设的阈值时，将所述目标信道作为待跳频信道，继而将当前工作信道切换至待跳频信道。
2.如权利要求1所述的跳频处理方法，其特征在于，所述对各非工作信道的噪声能量进行排序，将噪声能量值最小的非工作信道作为目标信道，包括：
根据各非工作信道的噪声能量值，生成一噪声能量表；
根据所述噪声能量表，计算得到各非工作信道的噪声能量平均值；
对各非工作信道的噪声能量平均值进行排序，将噪声能量平均值最小的非工作信道作为目标信道。
3.如权利要求2所述的跳频处理方法，其特征在于，所述噪声能量表，包括：
其中，N[i，j]为对非工作信道j进行第i轮扫描时，所获取的非工作信道j的噪声能量值。
4.如权利要求3所述的跳频处理方法，其特征在于，根据以下公式计算得到各非工作信道的噪声能量平均值：
其中，M为所述噪声能量表的行数，N为所述噪声能量表的列数。
5.如权利要求1所述的跳频处理方法，其特征在于，所述将当前工作信道切换至待跳频信道，包括：
获取当前的平均接收能量值，以及当前工作信道的信噪比；
获取无干扰环境下的信噪比，继而根据当前的平均接收能量值、当前工作信道的信噪比以及无干扰环境下的信噪比，计算得到当前的噪声强度；
获取当前的数据传输速率；
将当前的噪声强度与待跳频信道的噪声能量值进行比对，将当前的数据传输速率与预设的理想数据传输速率进行比对，在当前的噪声强度与待跳频信道的噪声能量值满足预设的第一跳频条件，且当前的数据传输速率满足预设的第二跳频条件时，启动跳频，将当前工作信道切换至待跳频信道。
6.如权利要求1所述的跳频处理方法，其特征在于，所述第一跳频条件，包括：
Nwork+Ndelta>Nsweep
其中，Nwork为当前的噪声强度，Nsweep为待跳频信道的噪声能量值，Ndelta为用于防止来回跳频的迟滞门限。
7.如权利要求1所述的跳频处理方法，其特征在于，所述获取当前各非工作信道的噪声能量，包括：
对当前各非工作信道进行轮训噪声扫描，获取当前各非工作信道的噪声能量；
其中，在对当前各非工作信道进行轮训噪声扫描时，若扫频行满，则根据以下公式对当前各非工作信道的噪声能量数据进行滑动储存，移掉最旧的噪声能量数据：
Noise[i,j]＝Noise[i+1,j]，i∈[0,M-1],j∈[0,N-1]
其中，i为噪声扫描的扫描周期，j为所扫描的当前各非工作信道的信道编号；M为统计行数；N为信道数。
8.一种跳频处理装置，其特征在于，包括：噪声能量获取模块、噪声能量排序模块以及信道切换模块；
所述噪声能量获取模块，用于获取当前各非工作信道的噪声能量，以及工作信道在接收状态下的噪声能量；
所述噪声能量排序模块，用于对各非工作信道的噪声能量进行排序，将噪声能量值最小的非工作信道作为目标信道；
所述信道切换模块，用于将目标信道的噪声能量与工作信道的噪声能量进行比对，当目标信道的噪声能量与工作信道的噪声能量之差小于预设的阈值时，将所述目标信道作为待跳频信道，继而将当前工作信道切换至待跳频信道。
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任意一项所述的跳频处理方法。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述存储介质所在设备执行如权利要求1至7中任意一项所述的跳频处理方法。
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