【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及多模态数据融合，具体为一种应用北斗卫星系统的多模态数据通信方法及系统。
技术介绍
1、在当前的全球化背景下，社会面临着越来越复杂的挑战，尤其是在应对自然灾害、突发公共事件及其他紧急情况时，信息传递的及时性和准确性变得尤为关键。随着科技的快速发展，传统的应急通信方式已难以满足现代灾难管理的需求。尤其是对于偏远地区或灾后环境中，通信设施受损严重，且复杂的自然环境会对信息传递造成严重干扰。这时，依赖先进的技术系统如卫星通信、多模态数据传输等成为解决问题的关键。这些技术不仅能够突破地理和环境的限制，还能确保各类数据从实时视频到环境监测数据的高效传输，为灾区提供及时的决策支持。
2、当前的应急通信系统通常面临诸如信号干扰、传输延迟以及网络带宽不足等问题，尤其是在复杂灾难场景中，传统的通信手段往往难以应对多样化的数据需求。在灾区，受限于地理位置、天气条件或灾难本身的破坏，常常导致通信设施瘫痪，影响灾后救援的效率。此外，灾区的环境因素会对信号传输质量造成不可忽视的干扰，同时，视频和音频传输也容易受到压缩、延迟和带宽等因素的影响，导致传输质量不稳定。现有的通信质量评估标准难以在多模态数据的复杂背景下全面反映传输的实际状况，缺乏对数据优先级的合理划分，造成资源浪费和救援效率低下。随着多模态数据量的增加，如何保证高质量的数据传输，特别是在极端环境下，成为了亟待解决的问题。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种应用北斗卫星系统的多模态数据通信方法及系统，解
2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种应用北斗卫星系统的多模态数据通信方法，包括以下步骤：
3、s1、依据北斗定位系统和无人机实时获取通信数据、环境数据和现场视频数据，并实时传输至指挥中心系统；
4、s2、通过指挥中心系统对通信数据、环境数据和现场视频数据进行处理，分别获取传输延迟数据组、建筑受损数据组、视频传输数据组、音频数据组、环境数据组和信号数据组；
5、s3、依据s2分别对视频数据传输影响、音频传输影响以及环境因素对传输影响进行分析，并获取视觉传输效能指数scx、声波传输清晰度指数scz和环境干扰指数hgz；
6、s4、依据获取的视觉传输效能指数scx、声波传输清晰度指数scz和环境干扰指数hgz进行汇总计算，获取综合传输质量指数czy，并与预设第一数据传输质量阈值a和第二数据传输质量阈值b进行数据质量传输评估；
7、s5、当数据质量传输评估为数据传输质量稳定时，结合数据传输质量进行综合分析，并依据受灾情况和通信需求进行预设第一优先级阈值x和第二优先级阈值z对数据传输进行优先级划分。
8、优选的，所述s1包括s11和s12；
9、s11、在灾难发生后，灾区通信设施瘫痪时，通过北斗卫星定位系统对灾区位置进行实时定位，获取灾区和指挥中心的经纬度坐标，并依据北斗卫星通信设备与外界建立通信通道，获取通信数据；
10、s12、在获取灾区实时定位后，通过携带传感器组和高清摄像头的无人机实时采集灾区的环境数据和现场视频数据，并依据无人机内置的编码器对现场视频数据和通信数据进行压缩，通过卫星通信将环境数据、现场视频数据和通信数据实时传输至指挥中心系统；
11、所述传感器组包括温度传感器、湿度传感器、压强传感器和频谱分析仪。
12、优选的，所述s2包括s21、s22和s23；
13、s21、指挥中心系统实时接收环境数据、现场视频数据和通信数据，并对环境数据、现场视频数据和通信数据进行数据校验后，通过解码器对视频数据和通信数据进行解码，将视频数据解码为单独的图像帧，提取包含建筑的帧图片，再通过语义分割技术识别图像中的建筑物区域，获取建筑帧图像；
14、s22、通过卷积神经网络构建建筑损坏模型，收集大量标注好的建筑损毁图像数据导入建筑损坏模型，对建筑损坏模型进行迭代训练，再将获取的建筑帧图像导入训练完成的建筑损坏模型，自动识别建筑损毁区域，识别出受损建筑，获取建筑损坏图像集，通过图像处理方法提取建筑损坏图像集中建筑裂缝边缘与建筑缺失，获取建筑损毁程度sh；
15、s23、通过获取的灾区和指挥中心的经纬度坐标，并使用哈弗辛公式进行计算，分别获取灾区与卫星通信站的距离l和灾区到指挥中心的距离jl，再结合信号传播速度计算获取数据传输到卫星链路所需时间cs，并使用记录数据传输时间，获取数据等待时间ps；
16、灾区与卫星通信站的距离l、数据等待时间ps和数据传输到卫星链路所需时间cs组成传输延迟数据组；
17、建筑损毁程度sh和灾区到指挥中心的距离jl组成建筑受损数据组；
18、通过无人机携带的高清摄像头获取视频帧率rv和视频分辨率fb，通过编码器在编码过程中计算的每一帧大小以及数据压缩前后的比值获取视频帧大小fv和视频压缩比cv，通过带宽监控工具实时监控视频数据带宽bw，共同组成视频传输数据组；
19、依据获取的通信数据，使用音频处理工具ffmpeg获取语音时长ts，并显示压缩前后的通信数据大小，通过计算获取语音压缩比ys，组成音频数据组；
20、温度传感器、湿度传感器和压强传感器分别用于采集环境温度t、环境湿度h和大气压强p，组成环境数据组，频谱分析仪用于采集干扰信号功率gr、信号功率xh和噪声功率zg，组成信号数据组。
21、优选的，所述s3包括s31、s32和s33；
22、s31、依据获取的传输延迟数据组进行无量纲化处理后，汇总计算获取数据传输延迟∆t，用于分析数据传输的质量，具体公式为，式中，c表示光速；
23、依据获取的信号数据组进行无量纲化处理后，汇总计算分别获取信号干扰xg和信噪比sn，具体为，；
24、依据获取的视频传输数据组进行无量纲化处理后，与获取的数据传输延迟∆t和信号干扰xg进行汇总计算，获取视觉传输效能指数scx，综合分析视频数据传输质量的非线性影响；
25、所述视觉传输效能指数scx通过以下公式计算获取；
26、；
27、式中，a表示传输延迟对视频质量的影响指数；
28、s32、依据获取的音频数据组进行无量纲化处理后，与获取的传输延迟∆t、信号干扰xg和信噪比sn进行汇总计算，获取声波传输清晰度指数scz，分析音频数据的影响因素及非线性关系；
29、所述声波传输清晰度指数scz通过以下公式计算获取；
30、；
31、式中，e表示指数函数，b1表示传输延迟和噪声的非线性影响系数，b2表示语音压缩对质量的影响系数；
32、s33、依据获取的环境数据组进行无量纲化处理后，汇总计算获取环境干扰指数hgz，分析环境因素对数据传输质量的非线性累积影响；
33、所述环境干扰指数hgz通过以下公式计算获取；
34本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种应用北斗卫星系统的多模态数据通信方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种应用北斗卫星系统的多模态数据通信方法，其特征在于：所述S1包括S11和S12；
3.根据权利要求2所述的一种应用北斗卫星系统的多模态数据通信方法，其特征在于：所述S2包括S21、S22和S23；
4.根据权利要求3所述的一种应用北斗卫星系统的多模态数据通信方法，其特征在于：所述S3包括S31、S32和S33；
5.根据权利要求4所述的一种应用北斗卫星系统的多模态数据通信方法，其特征在于：所述S4包括S41和S42；
6.根据权利要求5所述的一种应用北斗卫星系统的多模态数据通信方法，其特征在于：S42、基于应急通信领域的紧急通信质量标准，并根据最低传输质量要求和理想传输质量要求进行预设第一数据传输质量阈值A和第二数据传输质量阈值B，其中第一数据传输质量阈值A为最低传输质量要求，第二数据传输质量阈值B为理想传输质量要求，并与获取的综合传输质量指数czy进行数据质量传输评估，并根据评估结果触发响应措施，具体评估方案如下；>
7.根据权利要求6所述的一种应用北斗卫星系统的多模态数据通信方法，其特征在于：所述S5包括S51和S52；
8.根据权利要求7所述的一种应用北斗卫星系统的多模态数据通信方法，其特征在于：S52、对数据传输质量和优先级进行综合分析，并进行优先级划分，具体包括S521和S522；
9.根据权利要求8所述的一种应用北斗卫星系统的多模态数据通信方法，其特征在于：S522、基于所有历史综合通信指数zht进行从大到小进行排序，并通过百分位法分别将20%处和50%处的历史综合通信指数zht进行预设第一优先级阈值X和第二优先级阈值Z，并与获取的综合通信指数zht进行优先级评估，具体评估方案如下；
10.一种应用北斗卫星系统的多模态数据通信系统，包括权利要求1-9任一项所述的一种应用北斗卫星系统的多模态数据通信方法，其特征在于：包括数据采集模块、数据处理模块、传输影响分析模块、综合传输分析模块和优先级划分模块；
...【技术特征摘要】
1.一种应用北斗卫星系统的多模态数据通信方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种应用北斗卫星系统的多模态数据通信方法，其特征在于：所述s1包括s11和s12；
3.根据权利要求2所述的一种应用北斗卫星系统的多模态数据通信方法，其特征在于：所述s2包括s21、s22和s23；
4.根据权利要求3所述的一种应用北斗卫星系统的多模态数据通信方法，其特征在于：所述s3包括s31、s32和s33；
5.根据权利要求4所述的一种应用北斗卫星系统的多模态数据通信方法，其特征在于：所述s4包括s41和s42；
6.根据权利要求5所述的一种应用北斗卫星系统的多模态数据通信方法，其特征在于：s42、基于应急通信领域的紧急通信质量标准，并根据最低传输质量要求和理想传输质量要求进行预设第一数据传输质量阈值a和第二数据传输质量阈值b，其中第一数据传输质量阈值a为最低传输质量要求，第二数据传输质量阈值b为理想传输质量要求，并与获取的综合传输质量指数czy进...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁晓辉，唐春燕，李勇，辛悦，张鸿，
申请(专利权)人：云天智能信息深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：
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