本发明专利技术公开了一种面向UUV集群协同的信息混合编码方法，所属技术领域为水下UUV集群系统协同通信领域，包括：获取UUV协同导航信息；基于LZW编码方法对所述UUV协同导航信息进行一级编码，生成一级编码数据和动态字典；基于自适应Huffman编码方法对所述一级编码数据和动态字典进行处理，将数据遍历完成后输出完整编码结果。本发明专利技术不仅优化对有限带宽资源的占用，显著降低了传输时延的影响，同时换能器的高效使用也可以直接降低UUV的能源消耗，提升了整体系统的任务续航及里程。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水下uuv集群系统协同通信领域，特别是涉及一种面向uuv集群协同的信息混合编码方法。
技术介绍
1、通信是uuv集群协同完成任务的基础，只有具有通信能力，集群个体之间才能了解彼此的意图以及当前环境状态等信息，进而有效地进行协同，水下环境相比于陆地和空中环境而言，干扰较多，存在洋流、断层及海底复杂地形等各种情况。水下有效的通信方式是水声通信,蓝绿激光通信、电磁波通信局限性较大，地壳波导通信技术尚不成熟。但声波传播速度比电磁波要低5个数量级,导致信息传输速度低,时延严重,还有丢包及衰减快等问题。研究表明，水下通信通常间隔为10s，每次通信约60个字节，通信距离为2公里之内。这导致水下的通信具有带宽有限、通信频率低、通信丢包、时延，甚至部分通信链路故障等“贫通信”特点，这是集群协同中不可忽视的瓶颈。但是目前，uuv集群系统在水下的有效通信仍旧主要依赖于声波。基于声波的通信是将文字、图像等信息有效转化为电信号，经过编码器处理后，再通过水声换能器最终将其转化为声信号。声信号在海水中传输，最终通过换能器将信息还原。
2、以领航者-跟随者式uuv集群为例，领航艇负责定期广播发送数据，包括海洋环境测量信息、uuv平台状态检测信息以及uuv任务状态检测信息等。但是在通信过程中，由于受物理条件的制约，通信速率、带宽资源和时延等方面均存在局限性。贫通信的带宽问题短期难以取得显著突破，所以研究如何充分和有效地利用成熟的水下通信条件对于uuv集群协同应用具有重要的意义。
技术实现思路
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p>1、本专利技术的目的是提供一种面向uuv集群协同的信息混合编码方法，以解决上述现有技术存在的问题。2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种面向uuv集群协同的信息混合编码方法，包括：
3、获取uuv协同导航信息；
4、基于lzw编码方法对所述uuv协同导航信息进行一级编码，生成一级编码数据和动态字典；
5、基于自适应huffman编码方法对所述一级编码数据和动态字典进行处理，将数据遍历完成后输出完整编码结果。
6、优选的，所述uuv协同导航信息包括：海洋环境测量数据、uuv平台状态检测数据和uuv任务状态检测数据。
7、优选的，所述生成一级编码数据和动态字典的过程包括：
8、基于ascii表中的8位255个字符构建初始字典；
9、基于lzw编码方法对所述uuv协同导航信息进行遍历，生成组合字符串；
10、读取所述组合字符串，基于所述初始字典对所述组合字符串进行编码并完善所述初始字典，生成所述一级编码数据和动态字典。
11、优选的，所述基于lzw编码方法对所述uuv协同导航信息进行遍历，生成组合字符串的过程包括：
12、读取所述uuv协同导航信息的字符，形成初始字符串；
13、基于所述lzw编码方法从所述初始字符串的第256个字符开始，每次读取两个字符，生成所述组合字符串。
14、优选的，读取所述组合字符串，基于所述初始字典对所述组合字符串进行编码并完善所述初始字典，生成所述一级编码数据和动态字典的过程包括：
15、读取所述组合字符串，在所述初始字典中查找所述初始字符串，若所述组合字符串存在于所述初始字典，则用所述组合字符串在所述初始字典中的索引号进行表示；
16、若所述组合字符串不存在于所述初始字典，则将所述组合字符串的编码输出，同时将所述组合字符串添加到所述初始字典中，并将当前字符串重置为当前读取的字符；
17、重复读取所述组合字符串，将最后一个输入字符用作下一个字符串指针，以扫描子字符串，结束最后一个字符串的编码后生成所述一级编码数据和动态字典。
18、优选的，所述基于自适应huffman编码方法对所述一级编码数据和动态字典进行处理，将数据遍历完成后输出完整编码结果的过程包括：
19、基于所述动态字典中字符的频率创建初始的动态huffman编码树；
20、读取所述一级编码数据，基于所述动态huffman编码树获取所述一级编码数据中对应的编码，并更新所述动态huffman编码树，直至输入数据全部编码，生成所述完整编码结果。
21、优选的，生成所述完整编码结果的过程包括：
22、读取所述一级编码数据并匹配所述动态huffman编码树，若所述一级编码数据是新字符，则将所述一级编码数据添加到所述动态huffman编码树中，并添加新节点；
23、若所述一级编码数据是已有字符，则调整所述动态huffman编码树的结构；
24、重复读取所述一级编码数据并匹配所述动态huffman编码树，直至输入数据全部编码，输出最终的编码结果。
25、本专利技术的技术效果为：
26、本专利技术使用该技术降低编码过程的复杂度，提升了编码速度的同时有效地缩小协同信息的“体积”大小，提高了整体压缩率。在uuv协同导航的信息处理中，该技术有更好的压缩效果，相较于其他典型编码方法，其压缩率有明显提升，同时保持较高的压缩速度。通过采用无损的级联压缩技术，确保了信息的完整性和无损性，即所有信息均被完整地输出编码。这使得uuv在水下执行任务时，既能保证协同信息内容的完整性，实现不丢失不缺损，又能节省信息存储空间、提高数据传输速度、优化数据传输质量。因此，该方法不仅优化对有限带宽资源的占用，显著降低了传输时延的影响，同时换能器的高效使用也可以直接降低uuv的能源消耗，提升了整体系统的任务续航及里程。
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【技术保护点】
1.一种面向UUV集群协同的信息混合编码方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的面向UUV集群协同的信息混合编码方法，其特征在于，所述UUV协同导航信息包括：海洋环境测量数据、UUV平台状态检测数据和UUV任务状态检测数据。
3.根据权利要求1所述的面向UUV集群协同的信息混合编码方法，其特征在于，所述生成一级编码数据和动态字典的过程包括：
4.根据权利要求3所述的面向UUV集群协同的信息混合编码方法，其特征在于，所述基于LZW编码方法对所述UUV协同导航信息进行遍历，生成组合字符串的过程包括：
5.根据权利要求3所述的面向UUV集群协同的信息混合编码方法，其特征在于，读取所述组合字符串，基于所述初始字典对所述组合字符串进行编码并完善所述初始字典，生成所述一级编码数据和动态字典的过程包括：
6.根据权利要求1所述的面向UUV集群协同的信息混合编码方法，其特征在于，所述基于自适应Huffman编码方法对所述一级编码数据和动态字典进行处理，将数据遍历完成后输出完整编码结果的过程包括：
7.根据权利要求6所述的面向UUV集群协同的信息混合编码方法，其特征在于，生成所述完整编码结果的过程包括：
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【技术特征摘要】
1.一种面向uuv集群协同的信息混合编码方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的面向uuv集群协同的信息混合编码方法，其特征在于，所述uuv协同导航信息包括：海洋环境测量数据、uuv平台状态检测数据和uuv任务状态检测数据。
3.根据权利要求1所述的面向uuv集群协同的信息混合编码方法，其特征在于，所述生成一级编码数据和动态字典的过程包括：
4.根据权利要求3所述的面向uuv集群协同的信息混合编码方法，其特征在于，所述基于lzw编码方法对所述uuv协同导航信息进行遍历，生成组合字符串的过...
【专利技术属性】
技术研发人员：闫金金，张家豪，高逸松，王萍，汲赫婵，
申请(专利权)人：青岛哈尔滨工程大学创新发展中心，
类型：发明
国别省市：
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