CN117560458A - 基于机载tsn网络的视频同步控制方法、装置与计算机可读介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开基于机载TSN网络的视频同步控制方法、装置与计算机可读介质，该视频同步控制装置包括飞行环境信息采集模块、传输状态信息获取模块、网络传输通道适配模块、视频传输数据监测模块、视频传输同步判定模块、传输同步控制分析模块以及传输同步执行模块。本发明通过设定飞行环境传输信号干扰因子以及统计传输稳定度和传输适配度进行适配传输网络通道选取，结合整体传输同步度与设定值的偏差情况进行传输同步控制方式和传输同步控制方式对应的控制参数解析，确保传输网络通道选取的可靠性和合理性，满足机载视频时间同步控制要求。
Description
技术领域
本发明涉及机载视频同步技术领域，具体提出一种基于机载TSN网络的视频同步控制方法、装置与计算机可读介质。
背景技术
TSN(Time-Sensitive Networking)时间敏感网络是一种新型以太网传输机制，解决以太网中音频视频数据实时同步传输的问题，在传统的标准以太网基础上增加了确定性和可靠性，以确保数据实时、确定和可靠地传输，得以应用于诸如高速飞行的飞行器、高速驾驶的汽车等应用环境下，实现传感器、视频、控制数据的实时、高速、高并发以及可靠性传输的要求。
在飞机飞行操纵过程中，驾驶员、飞机和地面指挥中心保持高度实时的信息共享状态，包括但不限于飞机运行数据、飞行操纵数据、飞行环境/气象数据、航路数据、机场地面实景数据、机场周围环境与气象数据等，并能实时、高可靠地共享视频信息，以实现安全的起飞、飞行和降落。
尽管TSN通过分布式网络以及高精度的GPS时钟机制，提供了高精度的时间同步机制，但在实际高并发、高视频同步数据的情况下，仍然对路径选择(即路由选择)、协议调度、端口调控、TSN流调度等提出关键的要求，在同步过程中出现误差。这种误差可能由于不同设备的时钟不完全一致或者路由选择、端口调控、TSN流调度等因素引起。目前，针对此类问题主要通过优化网络配置(如路由/路径优化)、引入多个时钟源、或者引入深度学习机制进行资源优化调度分配等方式进行改善，减小时间同步误差。
发明内容
针对现有技术存在的问题，根据本发明目的的第一方面，提出一种基于机载TSN网络的机载视频同步控制方法，包括以下步骤：
步骤1、获取目标飞机当前的飞行高度、气象环境信息和信号环境信息；
步骤2、获取目标飞机各网络传输通道的传输状态信息；
步骤3、将目标飞机对应待降落地面各视频监测区域的监测视频记为各待传输视频，提取各待传输的视频文件大小和对应传输设备的传输设定数据，结合各网络传输通道的传输状态信息，确定各待传输视频的适配网络传输通道；
步骤4、将各待传输视频的适配网络传输通道记为目标传输通道，从机载视频缓冲区内提取存储字节数和各目标传输通道的传输视频数据；
步骤5、判定视频传输同步性，确定各目标传输通道的传输同步度λq，q表示目标传输通道编号，q＝1,2,......,z；
步骤6、根据各目标传输通道的传输同步度，进行传输同步控制分析，得到传输控制方案；以及
步骤7、根据传输控制方案进行视频传输同步控制，并将各目标传输通道的传输视频整合成全景视频，进而传输至目标飞机驾驶显示终端。
根据本发明目的的第二方面，还提出一种基于机载TSN网络的视频同步控制装置，该机载视频同步控制装置包括：
飞行环境信息采集模块，用于采集目标飞机当前的飞行高度、气象环境信息(如气温、气压和风速)和信号环境信息；
传输状态信息获取模块，用于获取目标飞机各网络传输通道的传输状态信息，包括传输速率、传输频率区间和历史网络传输数据；
网络传输通道适配模块，用于将目标飞机对应待降落地面各视频监测区域的监测视频记为各待传输视频，提取各待传输的视频文件大小和对应传输设备的传输设定数据，结合各网络传输通道的传输状态信息，确定各待传输视频的适配网络传输通道；
视频传输数据监测模块，用于将各待传输视频的适配网络传输通道记为目标传输通道，从机载视频缓冲区内提取存储字节数和各目标传输通道的传输视频数据；
视频传输同步判定模块，用于通过视频传输同步性计算，确定各目标传输通道的传输同步度λq，q表示目标传输通道编号，q＝1,2,......,z；
传输同步控制分析模块，用于根据各目标传输通道的传输同步度，进行传输同步控制分析，得到传输控制方案；
传输同步执行模块，用于根据传输控制方案进行视频传输同步控制，并将各目标传输通道的传输视频整合成全景视频。
根据本发明目的的第三方面，还提出一种计算机系统，包括：
一个或多个处理器，以及
用于存储可被操作的指令的存储器；
其中，指令在被一个或多个处理器执行时实现前述实施例的基于机载TSN网络的机载视频同步控制方法的过程。
根据本发明目的的第四方面，还提出一种存储计算机程序的计算机可读取介质，计算机程序包括能被一个或多个处理器执行的指令，指令在被一个或多个处理器执行时，实现前述实施例的基于机载TSN网络的机载视频同步控制方法的过程。
结合以上本发明各个方面的实施例，相较于现有技术，本发明提出的基于机载TSN网络的机载视频同步控制方法的有益效果在于：
(1)本发明的基于机载TSN网络的机载视频同步控制方法通过设定飞行环境传输信号干扰因子，并计算各网络传输通道的传输稳定度和筛选出可选传输通道，分析确定传输适配度，并据此进行适配网络传输通道选取，提高网络传输通道选取的可靠性和合理性，便于为后续地面视频的传输提供更好和更稳定的网络质量，从而改善传输的实时性和稳定性；
同时还可以为后续地面视频提供更快速的数据传输，从而降低传输延迟和提高传输效率，降低后续视频传输同步误差的发生几率和误差程度；
(2)本发明的基于机载TSN网络的机载视频同步控制方法通过结合目标飞机的气象环境信息设定飞行环境传输信号干扰因子，解决了时间同步误差结合机载环境进行综合性分析的问题，实现传输延迟的超前补偿，降低后续机载视频同步控制难度，保障后续机载视频同步控制的有效性；
(3)本发明的基于机载TSN网络的机载视频同步控制方法通过结合各网络传输通道的历史网络传输数据进行传输稳定度分析，并根据各待传输视频与各可选传输通道传输速率和传输频率区间进行传输适配度分析，克服现有方法未对不同网络传输通道的网络状态以及干扰情况进行针对性应对的不足，有效防止网络变化对后续同步误差消除的干扰；
(4)本发明通过根据各目标传输通道对应各视频帧传输时间点和接收时间点的时间差以及不同视频帧之间传输接收间隔时间差计算传输同步度，实现了传输视频帧同步分析，提高了各目标传输通道传输同步度的可靠性，从而为后续传输同步控制提供了可靠的参考依据；
(5)本发明通过对各目标传输通道的传输同步度进行进一步分析，确定整体传输同步度，并根据整体传输同步度与设定值的偏差情况进行传输同步控制方式和传输同步控制方式对应的控制参数控制，实现后续视频传输同步的针对性控制，提高机载视频传输同步控制方式的适配性，在保障传输质量前提下还保障后续不同传输通道内视频的实时性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的基于机载TSN网络的机载视频同步控制方法的流程示意图。
图2是本发明实施例提供的基于机载TSN网络的机载视频同步控制系统的的原理图。
图3为本发明实施例提供的待传输视频对应传输频率区间重合示意图，图中附图标记含义如下：1、传输频率区间的重合长度，2、可选传输通道对应标注传输频率区间长度。
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做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。
[基于机载TSN网络的机载视频同步控制方法]
结合图1所示实施例的基于机载TSN网络的机载视频同步控制方法的实施流程，包括以下步骤：
步骤1、获取目标飞机当前的飞行高度、气象环境信息和信号环境信息；
步骤2、获取目标飞机各网络传输通道的传输状态信息；
步骤3、将目标飞机对应待降落地面各视频监测区域的监测视频记为各待传输视频，提取各待传输的视频文件大小和对应传输设备的传输设定数据，结合各网络传输通道的传输状态信息，确定各待传输视频的适配网络传输通道；
步骤4、将各待传输视频的适配网络传输通道记为目标传输通道，从机载视频缓冲区内提取存储字节数和各目标传输通道的传输视频数据；
步骤5、判定视频传输同步性，确定各目标传输通道的传输同步度λq，q表示目标传输通道编号，q＝1,2,......,z；
步骤6、根据各目标传输通道的传输同步度，进行传输同步控制分析，得到传输控制方案；以及
步骤7、根据传输控制方案进行视频传输同步控制，并将各目标传输通道的传输视频整合成全景视频。
在步骤1中，气象环境信息包括气温、气压和风速。
目标飞机当前的飞行高度以h表示。
信号环境信息，包括搭载的电子设备数目以及接收的信号频率段数目、各信号频率段的频率值区间和监测的信号波形图。
在步骤2中，传输状态信息包括传输速率、传输频率区间和历史网络传输数据。
历史网络传输数据，包括历史各次传输的丢包次数和延迟次数；
传输设定数据，包括传输频率区间、传输速率和传输压缩比；
传输视频数据，包括各视频帧的关联时间戳和接收时间点。
其中的传输设备尤其是指地面基站。
作为示例性的可选的实施方式，在步骤3中，结合各网络传输通道的传输状态信息，确定各待传输视频的适配网络传输通道，包括：
步骤3-1、根据当前的气象环境信息和信号环境信息，设定飞行环境传输信号干扰因子ε环，进而设定目标飞机的适配传输线路稳定度β0；
步骤3-2、根据各网络传输通道的历史网络传输数据，分析各网络传输通道的传输稳定度βr，r表示网络传输通道编号，r＝1,2,......g；
步骤3-3、将传输稳定度大于或者等于β0的各网络传输通道作为各可选传输通道；
步骤3-4、根据各待传输视频对应传输设备的传输设定数据，分析各待传输视频与各可选传输通道的传输适配度i表示待传输视频编号，i＝1,2,......n，j表示可选传输通道编号，j＝1,2,......m：以及
步骤3-6、若各待传输视频对应传输适配度最大的可选传输通道均互不相同，则将各待传输视频对应传输适配度最大的可选传输通道，作为适配网络传输通道。
在本发明的具体实施例中，气温和气压的变化会影响空气中的介质参数，如空气密度、折射率和衰减等，这些变化因素对无线信号的传播造成影响。例如，气压的下降会导致空气密度减小，信号的传播速度会增加，使得信号传播的路径变化、多径干扰的增加或衰减损耗的变化，而风速的增加则会导致信号的路径损耗增加，即信号传播过程中遇到的阻碍和衰减增加。
需要说明的是，在步骤3-1中，设定目标飞机的适配传输线路稳定度具体设定过程具体包括以下过程：
将ε环与设定的各传输线路稳定度对应承载信号传输信号干扰因子区间进行匹配对比，若ε环位于某传输线路稳定度对应承载信号传输信号干扰因子区间内，则将该传输线路稳定度作为目标飞机的适配传输线路稳定度。
作为可选的示例，如果各待传输视频中的其中一个待传输视频与其他任一待传输视频对应传输适配度最大的可选传输通道一致，将传输适配度最大的可选传输通道记为综合传输通道；
将两待传输视频的视频文件大小进行对比，将综合传输通道作为视频文件较大待传输视频的适配网络传输通道；
并且将另一个待传输视频与各可选传输通道的传输适配度逐一对比，按照从大至小进行排序，将排序第二位的可选传输通道作为其适配网络传输通道；
以此方式，依次得到各待传输视频的适配网络传输通道。
在本发明的实施例中，应当理解，随着电子设备的增多，飞机上的电磁辐射将更加紊乱，产生的干扰更复杂。这些设备产生的电磁波会与飞机信号传输频率相互干扰，导致信号质量下降或传输错误。同时，干扰频率可能会与飞机信号传输频率重叠，导致信号互干扰，从而降低通信质量，使得飞机上的通信设备无法正常地收发信号，导致传输速率产生影响。
作为可选的实施方式，在前述步骤3-1中，设定飞行环境传输信号干扰因子的过程包括：
步骤3-1-1、从当前的气象环境信息中提取气温w当、气压N当和风速v当，计算目标飞机的气象环境干扰度
步骤3-1-2、从当前的信号环境信息中提取搭载的电子设备数目B0，并提取接收的信号频率段数目M0、各信号频率段的频率值区间以及监测的信号波形图；
步骤3-1-3、将各信号频率段的频率值区间与设定的飞机可接收的各信号频率值区间进行对比，将不位于可接收的各信号频率值区间内的信号频率段记为干扰信号频率段，计算干扰信号频率段数目M干；
步骤3-1-4、解析信号波形图，得到当前信号状态符合度γ符，进而计算目标飞机的信号环境干扰度
其中，B′为设定的干扰传输参照电子设备数目，M′、k干分别为设定飞机可接收的信号频率段数目、可承载干扰信号频率比，γ′为设定的基准信号波形符合度；
步骤3-1-5、计算飞行环境传输信号干扰因子ε环:
其中，h′为设定的干扰飞行高度，分别为设定参照的气象环境干扰度、信号环境干扰度。
作为可选的实施例，在步骤3-1-4中，解析信号波形图，具体操作包括：
(1)将监测的信号波形图与设定的飞机常规监测的信号波形图进行对比，得到重合波形长度l重，将飞机常规监测的信号波形长度记为l常；
(2)从监测的信号波形图中定位出峰值点数目M峰、频率F波和振幅A波，计算当前信号基本指标符合度φ基：
其中，M′峰、F′波、A′波分别为设定的飞机常规监测信号波形对应的峰值点数目、频率、振幅；
(3)从信号波形图中定位出各峰值点的位置,将各峰值点的位置进行连线，得到峰值变化曲线,并从中定位出波动点数目M波以及最高峰值点和最低峰值点之间的距离L峰，计算当前信号峰值变化符合度φ变：
其中，L′峰为设定的参照峰值点距离；
(4)计算当前信号状态符合度γ符：
其中，φ′基、φ′变分别为设定信号参照的基本指标符合度、峰值变化符合度。
在本发明一个具体实施例中，飞机在高空飞行时与地面基础设施之间的距离较远，随着距离的变化，信号传输的强度会发生波动和变化，这种不稳定因素同样从多个角度空地网络传输通信的可靠性和传输质量。
应当理解，机载无线信号在传播过程中经历多条路径的反射、散射和绕射，导致信号到达接收端时存在多径衰落和多径干扰等问题，多径干扰通常表现为接收信号中出现多个峰值，多径衰落通常表现为信号强度的快速变化和深度衰落，即振幅和频率较大，同时机载网络通信波形较为稳定和具有规律性，峰值变化较小，为此，在本发明的实施例中，同时结合从波形重合情况信号指标符合情况以及峰值变化情况三个维度进行信号状态分析。
本发明实施例中，通过结合目标飞机的气象环境信息设定飞行环境传输信号干扰因子，解决当前时间同步误差未结合机载环境进行综合性分析的问题，实现传输延迟的超前预防和补偿，降低后续机载视频同步控制和管理的繁琐性和难度，进而保障了后续机载视频同步控制和管理的效果以及机载视频同步管理的针对性。
作为可选的实施方式，在实施步骤3-2中，分析各网络传输通道的传输稳定度βr，包括：
步骤3-2-1、从各网络传输通道的历史网络传输数据中提取历史各次传输的丢包次数和延迟次数，通过均值计算得到各网络传输通道的历史平均传输丢包次数(C丢)r和历史平均传输延迟次数(C延)r；
步骤3-2-2、将各网络传输通道的历史传输次数记为(C历)r，将丢包次数或者延迟次数不为0的历史传输记为错误传输，计算各网络传输通道的错误传输次数(C错)r；
步骤3-2-3、若历史某次传输的丢包次数和延迟次数均不为0，则将历史该次传输记为综合错误传输，计算各网络传输通道的综合错误传输次数(C综)r，进而计算各网络传输通道的传输稳定度βr：
其中，ΔC丢、ΔC延分别为设定允许的传输丢包次数差、传输延迟次数差，表示向下取整运算符。
本发明实施例中，通过结合各网络传输通道的历史网络传输数据进行传输稳定度分析，并根据各待传输视频与各可选传输通道传输速率和传输频率区间进行传输适配度分析，有效规避传统方法中忽略对不同网络传输通道的网络状态以及干扰情况的问题，有效防止网络变化对同步误差消除的干扰，从而满足机载视频时间同步控制要求。
作为可选的实施方式，在实施步骤3-4中，分析各待传输视频与各可选传输通道的传输适配度，包括：
步骤3-4-1、从各待传输视频对应传输设备的传输设定数据中提取传输频率区间，同时提取传输速率fi；
步骤3-4-2、将各待传输视频对应传输设备以及各可选传输通道的传输频率区间分别在数轴上标注，得到各待传输视频与各可选传输通道对应传输频率区间的重合长度并将各可选传输通道对应标注传输频率区间长度记为Lj″；
步骤3-4-3、将各可选传输通道的传输速率记为fj′，计算各待传输视频与各可选传输通道的传输适配度
其中，Δf、k重分别为设定参照的传输速率差、传输频率区间重合度。
可理解地，在本发明具体实施过程中，分析各待传输视频与各可选传输通道的传输适配度，包括：从各待传输视频对应传输设备的传输设定数据中提取传输频率区间，同时提取传输速率fi。
将各待传输视频对应传输设备以及各可选传输通道的传输频率区间分别在数轴上标注，得到各待传输视频与各可选传输通道对应传输频率区间的重合长度并将各可选传输通道对应标注传输频率区间长度记为Lj″，如图3所示，其中，阴影区域表示重合区间区域，虚线区域表示可选传输通道对应标注传输频率区间区域。
作为可选的实施例，在步骤5中，判定视频传输同步性的过程包括：
步骤5-1、从各目标传输通道的传输视频数据中定位出各视频帧的关联时间戳，得到传输时间点tqp，并定位出各视频帧的接收时间点t′qp，p表示视频帧编号，p＝1,2,......x；
步骤5-1、获取各目标传输通道的传输同步度λq：
其中，x表示视频帧数目，Δt0、Δt1分别为设定的传输接收时间差、相邻视频帧传输接收间隔时间差，tq(p+1)、t′q(p+1)分别表示为第q个目标传输通道对应第p+1个视频帧的传输时间点、接收时间点。
应当理解，结合以上实施例中根据各目标传输通道对应各视频帧传输时间点和接收时间点的时间差以及不同视频帧之间传输接收间隔时间差计算传输同步度，可实现传输视频帧同步的精确分析，提高了各目标传输通道传输同步度控制的可靠性。
作为可选的实施例，在步骤6中，根据各目标传输通道的传输同步度，进行传输同步控制分析，得到传输控制方案，其具体操作过程包括：
步骤6-1、统计视频整体传输同步度ψ综，当ψ综＜ψ″综时，判定传输同步控制方式为扩容控制，ψ″综为设定的参照第二综合传输同步度；
步骤6-2、将机载视频缓冲区的存储字节数记为J存，统计机载视频缓冲区适宜存储字节数J适：
ψ′综≤ψ综＜ψ″综
其中，J0为设定的机载视频缓冲区适宜最高存储字节数，J0＞J存+ΔJ,ψ′综＜ψ″综；
ΔJ为设定的单位传输同步差异度的适宜增加存储字节数，ψ′综为设定的参照第一综合传输同步度，并将适宜存储字节数作为扩容控制方式的控制参数；
步骤6-3、如果ψ综≥ψ″综，且时，则判定传输同步控制方式为速率控制，/>表示存在命题符号，λ0为设定参照传输同步度；
将低于λ0的目标传输通道记为异常传输通道，从各异常传输通道对应传输设备的传输设定数据中提取传输压缩比k压 y，将各异常传输通道的传输同步度记为λ′y，y表示异常传输通道编号，y＝1,2,......u；
步骤6-4、统计各异常传输通道的适宜传输压缩比k适 y：
k适 y＝k压 y+(λ0-λ′y)*k′压
其中，k′压为设定的单位传输同步度偏差对应参照增加压缩比，并将适宜传输压缩比作为速率控制方式的控制参数；
步骤6-5、如果ψ综≥ψ″综，且时，则判定无需传输同步控制，/>表示任意命题符号，并将传输同步控制方式和传输同步控制方式的控制参数组合成传输控制方案。
作为可选的实施例，前述步骤6-1中，统计视频整体传输同步度ψ综，包括：
步骤6-1-1、获取异常传输通道数目M通，从各异常传输通道的传输同步度中提取最大值λ′max，并通过均值计算得到异常传输通道的平均传输同步度
步骤6-1-2、将高于或者等于λ0的目标传输通道记为正常传输通道，从各正常传输通道的传输同步度中提取最小值λ″min，统计视频整体传输同步度ψ综：
其中，Δλ0、Δλ1分别为设定的许可传输同步度极值差、适宜正常传输同步度偏差，z表示目标传输通道数目。
应当理解，本发明实施例通过对各目标传输通道的传输同步度进行统筹考虑与分析，计算整体传输同步度，并根据整体传输同步度与设定值的偏差情况进行传输同步控制方式和传输同步控制方式对应的控制参数分析，利于后续视频传输同步控制，提高机载视频传输同步控制的可靠性，同时提高机载视频传输同步控制方式的适配性，在保障传输质量前提下还保障后续不同传输通道内视频的及时传输。
作为可选的实施方式，以地空传输视频的待降落地面实景视频为例，将各目标传输通道的传输视频整合成全景视频具体的整合过程包括：
提取各目标传输通道对应传输视频的各视频帧，同时提取各视频帧的时间戳；
将各目标传输通道对应传输视频中处于同一时间戳的视频帧通过图像拼接技术进行图像拼接，得到各时间戳对应拼接后的降落地面全景图像；
将各时间戳对应拼接后的降落地面全景图像按照时间先后依次进行排序，生成待降落地面的全景视频。
应当理解，前述基于时间戳的图像拼接可采用现有的图形处理算法实现，包括但不限于基于OpenCV的图形融合与拼接算法，在此不进行赘述。
[基于机载TSN网络的机载视频同步控制装置]
结合以上实施的基于机载TSN网络的机载视频同步控制方法的实施，根据本发明还提出一种基于机载TSN网络的机载视频同步控制装置，旨在实现飞行器飞行过程中与地面指挥中心、地面基站之间的视频同步控制，结合图2所示，该机载视频同步控制装置包括：
飞行环境信息采集模块，用于采集目标飞机当前的飞行高度、气象环境信息(如气温、气压和风速)和信号环境信息；
传输状态信息获取模块，用于获取目标飞机各网络传输通道的传输状态信息，包括传输速率、传输频率区间和历史网络传输数据；
网络传输通道适配模块，用于将目标飞机对应待降落地面各视频监测区域的监测视频记为各待传输视频，提取各待传输的视频文件大小和对应传输设备的传输设定数据，结合各网络传输通道的传输状态信息，确定各待传输视频的适配网络传输通道；
视频传输数据监测模块，用于将各待传输视频的适配网络传输通道记为目标传输通道，从机载视频缓冲区内提取存储字节数和各目标传输通道的传输视频数据；
视频传输同步判定模块，用于通过视频传输同步性计算，确定各目标传输通道的传输同步度λq，q表示目标传输通道编号，q＝1,2,......,z；
传输同步控制分析模块，用于根据各目标传输通道的传输同步度，进行传输同步控制分析，得到传输控制方案；
传输同步执行模块，用于根据传输控制方案进行视频传输同步控制，并将各目标传输通道的传输视频整合成全景视频。
应当理解，结合图2所示，该实施例的机载视频同步控制装置的各个模块被配置成能够以计算机程序指令集的方式被实现，并且在被执行时，按照前述实施例的基于机载TSN网络的机载视频同步控制方法的对应步骤执行对应的过程，并完成对应的功能。
[计算机系统]
根据本发明实施例，还提出一种计算机系统，包括：一个或多个处理器，以及用于存储可被操作的指令的存储器.
其中，指令在被一个或多个处理器执行时实现前述实施例的基于机载TSN网络的机载视频同步控制方法的过程。
[计算机可读取存储介质]
根据本发明实施例，还提出一种存储计算机程序的计算机可读取介质，计算机程序包括能被一个或多个处理器执行的指令。
其中，前述的指令在被一个或多个处理器执行时，实现前述实施例的基于机载TSN网络的机载视频同步控制方法的过程。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (12)
1.一种基于机载TSN网络的视频同步控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、获取目标飞机当前的飞行高度、气象环境信息和信号环境信息；
步骤2、获取目标飞机各网络传输通道的传输状态信息；
步骤3、将目标飞机对应待降落地面各视频监测区域的监测视频记为各待传输视频，提取各待传输的视频文件大小和对应传输设备的传输设定数据，结合所述各网络传输通道的传输状态信息，确定各待传输视频的适配网络传输通道；
步骤4、将各待传输视频的适配网络传输通道记为目标传输通道，从机载视频缓冲区内提取存储字节数和各目标传输通道的传输视频数据；
步骤5、判定视频传输同步性，确定各目标传输通道的传输同步度λq，q表示目标传输通道编号，q＝1,2,......,z；
步骤6、根据各目标传输通道的传输同步度，进行传输同步控制分析，得到传输控制方案；以及
步骤7、根据传输控制方案进行视频传输同步控制，并将各目标传输通道的传输视频整合成全景视频。
2.如权利要求1所述的基于机载TSN网络的视频同步控制方法，其特征在于，所述步骤1中，所述气象环境信息包括气温、气压和风速；
所述信号环境信息包括搭载的电子设备数目以及接收的信号频率段数目、各信号频率段的频率值区间和监测的信号波形图；
所述步骤2中，所述传输状态信息包括传输速率、传输频率区间和历史网络传输数据：
所述历史网络传输数据包括历史各次传输的丢包次数和延迟次数；
所述传输设定数据包括传输频率区间、传输速率和传输压缩比；
所述传输视频数据包括各视频帧的关联时间戳和接收时间点。
3.如权利要求2所述的基于机载TSN网络的视频同步控制方法，其特征在于，所述步骤3中，所述结合所述各网络传输通道的传输状态信息，确定各待传输视频的适配网络传输通道，包括：
根据当前的气象环境信息和信号环境信息，设定飞行环境传输信号干扰因子ε环，进而设定目标飞机的适配传输线路稳定度β0；
根据所述各网络传输通道的历史网络传输数据，分析各网络传输通道的传输稳定度βr，r表示网络传输通道编号，r＝1,2,......g；
将传输稳定度大于或者等于β0的各网络传输通道作为各可选传输通道；
根据各待传输视频对应传输设备的传输设定数据，分析各待传输视频与各可选传输通道的传输适配度i表示待传输视频编号，i＝1,2,......n，j表示可选传输通道编号，j＝1,2,......m：
若各待传输视频对应传输适配度最大的可选传输通道均互不相同，则将各待传输视频对应传输适配度最大的可选传输通道，作为适配网络传输通道。
4.如权利要求3所述的基于机载TSN网络的视频同步控制方法，其特征在于，所述分析各网络传输通道的传输稳定度βr，包括：
从各网络传输通道的历史网络传输数据中提取历史各次传输的丢包次数和延迟次数，通过均值计算得到各网络传输通道的历史平均传输丢包次数(C丢)r和历史平均传输延迟次数(C延)r；
将各网络传输通道的历史传输次数记为(C历)r，将丢包次数或者延迟次数不为0的历史传输记为错误传输，获取各网络传输通道的错误传输次数(C错)r；
若历史某次传输的丢包次数和延迟次数均不为0，则将历史该次传输记为综合错误传输，获取各网络传输通道的综合错误传输次数(C综)r，进而获取各网络传输通道的传输稳定度βr：
其中，ΔC丢、ΔC延分别为设定允许的传输丢包次数差、传输延迟次数差，表示向下取整运算符。
5.如权利要求4所述的基于机载TSN网络的视频同步控制方法，其特征在于，所述分析各待传输视频与各可选传输通道的传输适配度，包括：
从各待传输视频对应传输设备的传输设定数据中提取传输频率区间，同时提取传输速率fi；
将各待传输视频对应传输设备以及各可选传输通道的传输频率区间分别在数轴上标注，得到各待传输视频与各可选传输通道对应传输频率区间的重合长度并将各可选传输通道对应标注传输频率区间长度记为Lj″；
将各可选传输通道的传输速率记为fj′，获取各待传输视频与各可选传输通道的传输适配度
其中，Δf、k重分别为设定参照的传输速率差、传输频率区间重合度。
6.如权利要求3所述的基于机载TSN网络的视频同步控制方法，其特征在于，所述设定飞行环境传输信号干扰因子，包括：
从当前的气象环境信息中提取气温w当、气压N当和风速v当，获取目标飞机的气象环境干扰度
从当前的信号环境信息中提取搭载的电子设备数目B0，并提取接收的信号频率段数目M0、各信号频率段的频率值区间以及监测的信号波形图；
将各信号频率段的频率值区间与设定的飞机可接收的各信号频率值区间进行对比，将不位于可接收的各信号频率值区间内的信号频率段记为干扰信号频率段，获取干扰信号频率段数目M干；
解析所述信号波形图，得到当前信号状态符合度γ符，进而获取目标飞机的信号环境干扰度
其中，B′为设定的干扰传输参照电子设备数目，M′、k干分别为设定飞机可接收的信号频率段数目、可承载干扰信号频率比，γ′为设定的基准信号波形符合度；
获取飞行环境传输信号干扰因子ε环:
其中，h′为设定的干扰飞行高度，分别为设定参照的气象环境干扰度、信号环境干扰度。
7.如权利要求6所述的基于机载TSN网络的视频同步控制方法，其特征在于，所述解析所述信号波形图，包括：
将监测的信号波形图与设定的飞机常规监测的信号波形图进行对比，得到重合波形长度l重，将飞机常规监测的信号波形长度记为l常；
从监测的信号波形图中定位出峰值点数目M峰、频率F波和振幅A波，获取当前信号基本指标符合度φ基：
其中，M′峰、F′波、A′波分别为设定的飞机常规监测信号波形对应的峰值点数目、频率、振幅；
从所述信号波形图中定位出各峰值点的位置,将各峰值点的位置进行连线，得到峰值变化曲线,并从中定位出波动点数目M波以及最高峰值点和最低峰值点之间的距离L峰，获取当前信号峰值变化符合度φ变：
其中，L′峰为设定的参照峰值点距离；
获取当前信号状态符合度γ符：
其中，φ′基、φ′变分别为设定信号参照的基本指标符合度、峰值变化符合度。
8.如权利要求2所述的基于机载TSN网络的视频同步控制方法，其特征在于，在步骤5中，所述判定视频传输同步性，包括：
从各目标传输通道的传输视频数据中定位出各视频帧的关联时间戳，得到传输时间点tqp，并定位出各视频帧的接收时间点t′qp，p表示视频帧编号，p＝1,2,......x；
获取各目标传输通道的传输同步度λq：
其中，x表示视频帧数目，Δt0、Δt1分别为设定的传输接收时间差、相邻视频帧传输接收间隔时间差，tq(p+1)、t′q(p+1)分别表示为第q个目标传输通道对应第p+1个视频帧的传输时间点、接收时间点。
9.如权利要求1所述的基于机载TSN网络的视频同步控制方法，其特征在于，在步骤6中，所述根据各目标传输通道的传输同步度，进行传输同步控制分析，得到传输控制方案，包括：
获取视频整体传输同步度ψ综，当ψ综＜ψ″综时，判定传输同步控制方式为扩容控制，ψ″综为设定的参照第二综合传输同步度；
将机载视频缓冲区的存储字节数记为J存，获取机载视频缓冲区适宜存储字节数J适：
ψ′综≤ψ综＜ψ″综
其中，J0为设定的机载视频缓冲区适宜最高存储字节数，J0＞J存+ΔJ,ψ′综＜ψ″综；
ΔJ为设定的单位传输同步差异度的适宜增加存储字节数，ψ′综为设定的参照第一综合传输同步度，并将适宜存储字节数作为扩容控制方式的控制参数；
当ψ综≥ψ″综，且时，判定传输同步控制方式为速率控制，/>表示存在命题符号，λ0为设定参照传输同步度；
将低于λ0的目标传输通道记为异常传输通道，从各异常传输通道对应传输设备的传输设定数据中提取传输压缩比k压 y，将各异常传输通道的传输同步度记为λ′y，y表示异常传输通道编号，y＝1,2,......u；
获取各异常传输通道的适宜传输压缩比k适 y：
k适 y＝k压 y+(λ0-λ′y)*k′压
其中，k′压为设定的单位传输同步度偏差对应参照增加压缩比，并将适宜传输压缩比作为速率控制方式的控制参数；
当ψ综≥ψ″综，且时，判定无需传输同步控制，/>表示任意命题符号，并将传输同步控制方式和传输同步控制方式的控制参数组合成传输控制方案。
10.如权利要求9所述的基于机载TSN网络的视频同步控制方法，其特征在于，所述获取视频整体传输同步度ψ综，包括：
获取异常传输通道数目M通，从各异常传输通道的传输同步度中提取最大值λ′max，并通过均值计算得到异常传输通道的平均传输同步度
将高于或者等于λ0的目标传输通道记为正常传输通道，从各正常传输通道的传输同步度中提取最小值λ″min，获取视频整体传输同步度ψ综：
其中，Δλ0、Δλ1分别为设定的许可传输同步度极值差、适宜正常传输同步度偏差，z表示目标传输通道数目。
11.一种计算机系统，其特征在于，包括：
一个或多个处理器，以及
用于存储可被操作的指令的存储器；
其中，所述指令在被所述一个或多个处理器执行时实现所述权利要求1-10中任意一项所述的基于机载TSN网络的视频同步控制方法的过程。
12.一种存储计算机程序的计算机可读取介质，其特征在于，所述计算机程序包括能被一个或多个处理器执行的指令，所述指令在被所述一个或多个处理器执行时，实现所述权利要求1-10中任意一项所述的基于机载TSN网络的视频同步控制方法的过程。
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