本發(fā)明涉及無人機(jī)?，尤其涉及一種多時間尺度下的無人機(jī)視頻采集和回傳方法。

背景技術(shù)：

1、隨著無人機(jī)應(yīng)用的日益廣泛，尤其在監(jiān)控、災(zāi)害救援、農(nóng)業(yè)檢測等領(lǐng)域，無人機(jī)視頻數(shù)據(jù)的實時采集和回傳需求不斷增長。單個無人機(jī)在某些任務(wù)中的視頻數(shù)據(jù)采集和回傳能力已經(jīng)無法滿足復(fù)雜、多樣化的應(yīng)用需求，因此，越來越多的應(yīng)用場景需要部署無人機(jī)集群來進(jìn)行視頻數(shù)據(jù)的采集和回傳。

2、在實際應(yīng)用中，無人機(jī)集群視頻數(shù)據(jù)回傳面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn)包括帶寬資源有限、高質(zhì)量視頻數(shù)據(jù)采集和視頻分辨率頻繁切換等問題。因此，如何準(zhǔn)確高效的進(jìn)行無人機(jī)視頻采集和回傳是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種多時間尺度下的無人機(jī)視頻采集和回傳方法，不僅可以通過小時間尺度的資源分配降低視頻流數(shù)據(jù)排隊時延，從而使得無人機(jī)采集的視頻及時的進(jìn)行回傳，還可以通過大時間尺度的視頻分辨率調(diào)整，有效地減少因頻繁切換視頻分辨率導(dǎo)致的視頻抖動，達(dá)到優(yōu)化視頻流質(zhì)量的效果，實現(xiàn)在有限帶寬下高效地提升無人機(jī)集群視頻數(shù)據(jù)采集與回傳的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

2、本發(fā)明提供一種多時間尺度下的無人機(jī)視頻采集和回傳方法，包括如下步驟。

3、建立第一目標(biāo)優(yōu)化模型和目標(biāo)約束條件；所述第一目標(biāo)優(yōu)化模型用于最大化無人機(jī)所采集的視頻質(zhì)量；所述目標(biāo)約束條件用于約束無人機(jī)未回傳的視頻量；

4、基于所述目標(biāo)約束條件，對所述第一目標(biāo)優(yōu)化模型進(jìn)行求解，得到第一時間尺度下的無人機(jī)視頻采集分辨率和第二時間尺度下分配給無人機(jī)進(jìn)行視頻回傳的帶寬資源；所述第一時間尺度大于所述第二時間尺度。

5、根據(jù)本發(fā)明提供的一種多時間尺度下的無人機(jī)視頻采集和回傳方法，所述第一目標(biāo)優(yōu)化模型包括：

6、 ；

7、其中，k和n為大于0的整數(shù)；t表示時間；表示無人機(jī)視頻采集速率；

8、所述目標(biāo)約束條件包括：

9、 ；

10、其中，表示無人機(jī)未回傳的視頻量。

11、根據(jù)本發(fā)明提供的一種多時間尺度下的無人機(jī)視頻采集和回傳方法，所述根據(jù)所述第一目標(biāo)優(yōu)化模型和所述目標(biāo)約束條件，確定第一時間尺度下的無人機(jī)視頻采集分辨率和第二時間尺度下分配給無人機(jī)進(jìn)行視頻回傳的帶寬資源，包括：

12、根據(jù)所述第一目標(biāo)優(yōu)化模型、所述目標(biāo)約束條件和李雅普諾夫優(yōu)化算法，得到第二目標(biāo)優(yōu)化模型和第三目標(biāo)優(yōu)化模型；其中，所述第二目標(biāo)優(yōu)化模型用于確定第一時間尺度下的無人機(jī)視頻采集分辨率；所述第三目標(biāo)優(yōu)化模型用于確定第二時間尺度下分配給無人機(jī)進(jìn)行視頻回傳的帶寬資源；

13、根據(jù)所述第二目標(biāo)優(yōu)化模型和第三目標(biāo)優(yōu)化模型，確定第一時間尺度下的無人機(jī)視頻采集分辨率和第二時間尺度下分配給無人機(jī)進(jìn)行視頻回傳的帶寬資源。

14、根據(jù)本發(fā)明提供的一種多時間尺度下的無人機(jī)視頻采集和回傳方法，所述第二目標(biāo)優(yōu)化模型包括：

15、

16、其中，k和n為大于0的整數(shù)；t表示第一時間尺度；v表示第一系數(shù)；表示無人機(jī)未回傳的視頻量；表示無人機(jī)視頻采集分辨率。

17、根據(jù)本發(fā)明提供的一種多時間尺度下的無人機(jī)視頻采集和回傳方法，所述第三目標(biāo)優(yōu)化模型包括：

18、；

19、其中，表示為無人機(jī)在第二時間尺度t下分配的帶寬；表示無人機(jī)未回傳的視頻量；表示空中基站的發(fā)射功率；表示常數(shù)；表示路徑損耗指數(shù)；表示無人機(jī)到空中基站的距離；表示噪聲功率譜密度。

20、根據(jù)本發(fā)明提供的一種多時間尺度下的無人機(jī)視頻采集和回傳方法，所述無人機(jī)視頻采集分辨率包括以下至少一項：

21、標(biāo)清、高清和超高清。

22、本發(fā)明還提供一種多時間尺度下的無人機(jī)視頻采集和回傳裝置，包括如下模塊：

23、第一確定模塊，用于建立第一目標(biāo)優(yōu)化模型和目標(biāo)約束條件；所述第一目標(biāo)優(yōu)化模型用于最大化無人機(jī)所采集的視頻質(zhì)量；所述目標(biāo)約束條件用于約束無人機(jī)未回傳的視頻量；

24、第二確定模塊，用于基于所述目標(biāo)約束條件，對所述第一目標(biāo)優(yōu)化模型進(jìn)行求解，得到第一時間尺度下的無人機(jī)視頻采集分辨率和第二時間尺度下分配給無人機(jī)進(jìn)行視頻回傳的帶寬資源；所述第一時間尺度大于所述第二時間尺度。

25、本發(fā)明還提供一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時實現(xiàn)如上述任一種所述多時間尺度下的無人機(jī)視頻采集和回傳方法。

26、本發(fā)明還提供一種非暫態(tài)計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)程序，該計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上述任一種所述多時間尺度下的無人機(jī)視頻采集和回傳方法。

27、本發(fā)明還提供一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上述任一種所述多時間尺度下的無人機(jī)視頻采集和回傳方法。

28、本發(fā)明提供的多時間尺度下的無人機(jī)視頻采集和回傳方法，一方面通過確定第一目標(biāo)優(yōu)化模型和目標(biāo)約束條件，也就可以實現(xiàn)在無人機(jī)采集的視頻數(shù)據(jù)及時回傳的情況下最大化采集的質(zhì)量，同時滿足了高質(zhì)量視頻采集和采集視頻及時回傳的需求。另一方面，通過對第一目標(biāo)優(yōu)化模型和目標(biāo)約束條件的分析處理，得到滿足目標(biāo)優(yōu)化模型和目標(biāo)約束條件下的第一時間尺度的無人機(jī)視頻采集分辨率和第二時間尺度的分配給無人機(jī)進(jìn)行視頻回傳的帶寬資源，其中第一時間尺度大于第二時間尺度，從而也就可以在小時間尺度上對帶寬進(jìn)行分配，而視頻分辨率則在較大的時間尺度上進(jìn)行調(diào)整，也就是僅在每個大時間窗口的初始時隙進(jìn)行視頻分辨率切換。通過這種多時間尺度聯(lián)合決策控制方法，不僅可以通過小時間尺度的資源分配降低視頻流數(shù)據(jù)排隊時延，從而使得無人機(jī)采集的視頻及時的進(jìn)行回傳，還可以通過大時間尺度的視頻分辨率調(diào)整，有效地減少因頻繁切換視頻分辨率導(dǎo)致的視頻抖動，達(dá)到優(yōu)化視頻流質(zhì)量的效果，實現(xiàn)在有限帶寬下高效地提升無人機(jī)集群視頻數(shù)據(jù)采集與回傳的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種多時間尺度下的無人機(jī)視頻采集和回傳方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多時間尺度下的無人機(jī)視頻采集和回傳方法，其特征在于，所述第一目標(biāo)優(yōu)化模型包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多時間尺度下的無人機(jī)視頻采集和回傳方法，其特征在于，所述根據(jù)所述第一目標(biāo)優(yōu)化模型和所述目標(biāo)約束條件，確定第一時間尺度下的無人機(jī)視頻采集分辨率和第二時間尺度下分配給無人機(jī)進(jìn)行視頻回傳的帶寬資源，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多時間尺度下的無人機(jī)視頻采集和回傳方法，其特征在于，所述第二目標(biāo)優(yōu)化模型包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多時間尺度下的無人機(jī)視頻采集和回傳方法，其特征在于，所述第三目標(biāo)優(yōu)化模型包括：

6.一種多時間尺度下的無人機(jī)視頻采集和回傳裝置，其特征在于，包括：

7.一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述程序時實現(xiàn)如權(quán)利要求1至5任一項所述多時間尺度下的無人機(jī)視頻采集和回傳方法。

8.一種非暫態(tài)計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)程序，其特征在于，所述計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1至5任一項所述多時間尺度下的無人機(jī)視頻采集和回傳方法。

9.一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計算機(jī)程序，其特征在于，所述計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1至5任一項所述多時間尺度下的無人機(jī)視頻采集和回傳方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種多時間尺度下的無人機(jī)視頻采集和回傳方法，該方法包括：建立第一目標(biāo)優(yōu)化模型和目標(biāo)約束條件；第一目標(biāo)優(yōu)化模型用于最大化無人機(jī)所采集的視頻質(zhì)量；目標(biāo)約束條件用于約束無人機(jī)未回傳的視頻量；基于目標(biāo)約束條件，對第一目標(biāo)優(yōu)化模型進(jìn)行求解，得到第一時間尺度下的無人機(jī)視頻采集分辨率和第二時間尺度下分配給無人機(jī)進(jìn)行視頻回傳的帶寬資源。本申請實施例的方法不僅可以通過小時間尺度的資源分配降低視頻流數(shù)據(jù)排隊時延，從而使得無人機(jī)采集的視頻及時的進(jìn)行回傳，還可以通過大時間尺度的視頻分辨率調(diào)整，有效地減少因頻繁切換視頻分辨率導(dǎo)致的視頻抖動，實現(xiàn)在有限帶寬下高效地提升無人機(jī)集群視頻數(shù)據(jù)采集與回傳的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：景澤偉,陶金玉,孫榕澤,楊清海,李靜磊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安電子科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6