本發(fā)明涉及無人機(jī)?，尤其涉及一種多時(shí)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(shí)時(shí)采集和回傳需求不斷增長。單個(gè)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(shí)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(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種多時(shí)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(shí)間尺度的資源分配降低視頻流數(shù)據(jù)排隊(duì)時(shí)延，從而使得無人機(jī)采集的視頻及時(shí)的進(jìn)行回傳，還可以通過大時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)間尺度下的無人機(jī)視頻采集分辨率和第二時(shí)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(shí)間尺度大于所述第二時(shí)間尺度。

5、根據(jù)本發(fā)明提供的一種多時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)間尺度下的無人機(jī)視頻采集分辨率和第二時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)間尺度下的無人機(jī)視頻采集分辨率和第二時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(xiàng)：

21、標(biāo)清、高清和超高清。

22、本發(fā)明還提供一種多時(shí)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(shí)間尺度下的無人機(jī)視頻采集分辨率和第二時(shí)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(shí)間尺度大于所述第二時(shí)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(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述任一種所述多時(shí)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(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述任一種所述多時(shí)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(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述任一種所述多時(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)在無人機(jī)采集的視頻數(shù)據(jù)及時(shí)回傳的情況下最大化采集的質(zhì)量，同時(shí)滿足了高質(zhì)量視頻采集和采集視頻及時(shí)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(shí)間尺度的無人機(jī)視頻采集分辨率和第二時(shí)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(shí)間尺度大于第二時(shí)間尺度，從而也就可以在小時(shí)間尺度上對帶寬進(jìn)行分配，而視頻分辨率則在較大的時(shí)間尺度上進(jìn)行調(diào)整，也就是僅在每個(gè)大時(shí)間窗口的初始時(shí)隙進(jìn)行視頻分辨率切換。通過這種多時(shí)間尺度聯(lián)合決策控制方法，不僅可以通過小時(shí)間尺度的資源分配降低視頻流數(shù)據(jù)排隊(duì)時(shí)延，從而使得無人機(jī)采集的視頻及時(shí)的進(jìn)行回傳，還可以通過大時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)間尺度下的無人機(jī)視頻采集分辨率和第二時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述多時(shí)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(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述多時(shí)間尺度下的無人機(jī)視頻采集和回傳方法。

9.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述多時(shí)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(shí)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(shí)間尺度下的無人機(jī)視頻采集分辨率和第二時(shí)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(shí)施例的方法不僅可以通過小時(shí)間尺度的資源分配降低視頻流數(shù)據(jù)排隊(duì)時(shí)延，從而使得無人機(jī)采集的視頻及時(shí)的進(jìn)行回傳，還可以通過大時(shí)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(shí)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