[发明专利]一种基于反馈的Bats Code的无人机图像传输方法

说明书

本发明属于无人机通信技术领域，涉及一种基于反馈的Bats Code的无人机图像传输方法。本发明是基于反馈的低复杂度网络编码(Bats Code)在无人机图像传输上的一种应用设计，适用于网络层及其上层。Bats Code可靠性高且复杂度低，但其存在系数开销大且在译码后期译码开销大等缺点，使得实际应用起来存在各种问题。因此，本发明针对这两个主要缺点提出了一种基于反馈的Bats Code的无人机图像传输方案。该方案同直接传输相比，提高了传输的可靠性；同传统的Bats Code相比，能通过一定次数的反馈使得译码成功率得到进一步提升的同时降低了系数开销，提高传输效率。

技术领域

本发明属于无人机通信技术领域，涉及一种基于反馈的Bats Code的无人机图像传输方法。

背景技术

在日趋复杂的电磁环境的影响下，图像传输作为无人机通信系统的关键部分，其抗干扰性能的好坏直接影响着无人机效能的发挥。目前大多数无人机的通信距离为5～10km，通信距离的限制导致无人机间或无人机与地面接收机无法直接进行远距离通信，从而通过中继加以实现。因此，远距离无人机通信系统通常由无人机、中继(无人机或者其它设备)和地面接收机或者无人机构成。考虑到无人机通信所要求的信道编码算法简单，复杂度低、可靠性高和实时性高等特点，研究和分析适合远距离无人机通信的信道编码方案，设计切实可行的无人机图像传输方法，对于提高无人机在无线信道中传输信号的可靠性，改善无人机通信系统的性能具有非常重要的作用和意义。

目前，无人机与地面接收机之间的信道编码常采用Turbo码、LDPC码等。但Turbo码和LDPC码存在复杂度高、实时性差、硬件成本高等问题。对于远距离通信，在中继节点采用直接存储转发的方式会造成数据丢失的累积，从而使译码性能较差。因此，有人提出了一种基于LDPC码和物理层网络编码的联合信道编码方案，解决了中继节点处数据丢失累积的问题。但此方案存在复杂度高、系数开销大且LDPC码在高信噪比下会出现错误平层的问题。而批量稀疏码(Bats Code)作为基于喷泉码和网络编码的联合编码方案，不仅可以解决上述问题，还具有无码率、复杂度低、吞吐量高、安全性高等优点，但将其应用到无人机通信中还面临着诸多问题。其中最主要的问题是系数开销较大，导致传输效率低。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提出一种基于反馈的Bats Code的无人机图像传输方案，适用于网络层及其上层。

为了便于理解，首先对本发明采用的部分技术原理进行如下说明。

Bats Code是一种将喷泉码和网络编码相结合的一种新型编译码方案，由内码和外码构成。其中，外码为喷泉码编码，内码为随机线性网络编码。其基本思想是在发送端把将要传送的信息数据分成特定长度的源信息包，根据度分布函数选出源信息包并对其进行喷泉码编码，生成以batch为单位的数据包在信道上进行传输。在中间节点，对接收到的batch进行batch内部的随机线性网络编码后，再传输到接收端。在经过信道传输后，接收端不需要考虑信道条件只要保证接收到足够数量的batch，就一定可以成功译码从而恢复要传送的源信息。下面将主要介绍Bats Code基本的编译码形式。

1.Bats Code编码

Bats Code编码分为外码编码和内码编码。外码编码为喷泉码编码，在信源节点处进行；内码编码为随机线性网络编码，在中间节点进行。Bats Code的整个编码过程的如图1所示。

外码编码生成一个batch的过程，可以表示为：

X_i＝B_iG_i

其中B_i为根据度分布随机选出的d个数据包，G_i为生成矩阵，维度为d×M，X_i为生成的batch。