CN108289326B - 一种无人系统装备通信方法、系统、设备及计算机介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人系统装备通信方法、系统、设备及计算机介质，其中该方法包括：第一无人系统装备实时判断是否满足通信建立条件，若是，则建立与第二无人系统装备间的通信，以便第一无人系统装备与第二无人系统装备实现状态同步，并在第一无人系统装备与第二无人系统装备实现状态同步后断开通信。本发明公开的一种无人系统装备通信方法借助通信建立条件实现了第一无人系统装备和第二无人系统装备间的间断通信，与现有技术相比，通信资源的利用率较高。本发明公开的一种无人系统装备通信方法、系统、设备及计算机介质均在一定程度上解决了如何提高无人系统装备间通信资源的利用率的技术问题。

Description

一种无人系统装备通信方法、系统、设备及计算机介质

技术领域

本发明涉及无人系统控制技术领域，更具体地说，涉及一种无人系统装备通信方法、系统、设备及计算机介质。

背景技术

随着机器人和无人机的技术发展与广泛应用，无人系统协同技术已成为近年来控制领域研究的热点。无人系统是由一定数量的无人系统装备通过相互合作和自组织，在集体层面上呈现出有序的协同运动和行为；这里所说的无人系统装备包括领导者无人系统装备和跟随者无人系统装备，且跟随者无人系统装备根据领导者无人系统装备的状态调整自身状态，实现最终的状态同步。在此过程中，需要各个无人系统装备间进行信息交互。

现有的一种无人系统装备进行信息交互的方法是：各个无人系统装备间进行连续通信。

然而，现有的无人系统装备间的时时通信违反了促进有效利用数据交换的通信资源的原始目的，降低了通信资源的利用率。

综上所述，如何提高无人系统装备间通信资源的利用率是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种无人系统装备通信方法，其能在一定程度上解决如何提高无人系统装备间通信资源的利用率的技术问题。本发明还提供了一种无人系统装备通信系统、设备及计算机介质。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种无人系统装备通信方法，包括：

第一无人系统装备实时判断是否满足通信建立条件，若是，则建立与第二无人系统装备间的通信，以便所述第一无人系统装备与所述第二无人系统装备实现状态同步，并在所述第一无人系统装备与所述第二无人系统装备实现状态同步后断开通信；

其中，所述第一无人系统装备实时判断是否满足通信建立条件，包括：第一无人系统预估当前时刻下自身与所述第二无人系统装备间的第一状态差异；所述第一无人系统获取当前时刻下自身与所述第二无人系统装备间的第二状态差异；计算所述第一状态差异与所述第二状态差异的差值，得到边缘状态误差；判断所述边缘状态误差是否位于预设的差值范围内，若否，则判断出满足通信建立条件，若是，则判断出不满足通信建立条件。

优选的，所述第一无人系统装备实时判断是否满足通信建立条件，包括：

第一无人系统装备实时判断自身的状态信息是否与第二无人系统装备的状态信息一致，若否，则判断出满足通信建立条件，若是，则判断出不满足通信建立条件。

优选的，所述第一无人系统装备实时判断是否满足通信建立条件，包括：

第一无人系统装备实时判断当前时刻是否属于预设的通信时刻，若是，则判断出满足通信建立条件，若否，则判断出不满足通信建立条件。

优选的，所述第一无人系统装备实时判断是否满足通信建立条件，包括：

第一无人系统预估当前时刻下自身与第二无人系统装备间的第一状态差异；

所述第一无人系统获取当前时刻下自身与所述第二无人系统装备间的第二状态差异；

计算所述第一状态差异与所述第二状态差异的差值，得到边缘状态误差；

判断所述边缘状态误差是否位于预设的差值范围内，若否，则判断出满足通信建立条件，若是，则判断出不满足通信建立条件。

优选的，所述第一无人系统装备与所述第二无人系统装备实现状态同步的过程，包括：

所述第一无人系统装备基于控制算法生成自身的状态控制策略；

根据所述状态控制策略调整自身状态信息，以使自身状态信息与所述第二无人系统装备的状态信息同步；

其中，所述控制算法为：

u₁(t)表示所述第一无人系统装备的控制策略；c₁表示领导者无人系统装备与所述第一无人系统装备间的边缘状态误差；

表示所述第一无人系统装备和所述第二无人系统装备间边缘状态误差；所述第一无人系统装备与领导者无人系统装备间有通信时，g₁＝1；所述第一无人系统装备与领导者无人系统装备间无通信时，g₁＝0；K为可调变量。

一种无人系统装备通信系统，包括：

第一无人系统装备检测模块，用于实时判断是否满足通信建立条件，若是，则建立与第二无人系统装备间的通信，以便所述第一无人系统装备与所述第二无人系统装备实现状态同步，并在所述第一无人系统装备与所述第二无人系统装备实现状态同步后断开通信；

其中，所述第一无人系统装备检测模块包括：

第一无人系统装备预测单元，用于预估当前时刻下自身与所述第二无人系统装备间的第一状态差异；

第一无人系统装备获取单元，用于获取当前时刻下自身与所述第二无人系统装备间的第二状态差异；

第一无人系统装备计算单元，用于计算所述第一状态差异与所述第二状态差异的差值，得到边缘状态误差；

第一无人系统装备判断单元，用于判断所述边缘状态误差是否位于预设的差值范围内，若否，则判断出满足通信建立条件，若是，则判断出不满足通信建立条件。

优选的，所述第一无人系统装备检测模块包括：

第一无人系统装备第一检测单元，用于实时判断第一无人系统装备的状态信息是否与第二无人系统装备的状态信息一致，若否，则判断出满足通信建立条件，若是，则判断出不满足通信建立条件。

优选的，所述第一无人系统装备检测模块包括：

第一无人系统装备第二检测单元，用于实时判断当前时刻是否属于预设的通信时刻，若是，则判断出满足通信建立条件，若否，则判断出不满足通信建立条件。

一种无人系统装备通信设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上任一所述一种无人系统装备通信方法的步骤。

一种计算机介质，所述计算机介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一所述一种无人系统装备通信方法的步骤。

本发明提供的一种无人系统装备通信方法，第一无人系统装备实时判断是否满足通信建立条件，若是，则建立与第二无人系统装备间的通信，以便第一无人系统装备与第二无人系统装备实现状态同步，并在第一无人系统装备与第二无人系统装备实现状态同步后断开通信。本发明提供的一种无人系统装备通信方法借助通信建立条件实现了第一无人系统装备和第二无人系统装备间的间断通信，与现有技术中各个无人系统装备间的连续通信相比，避免了两者不需要通信时通信资源的无效占用，通信资源的利用率较高。综上所述，本发明提供的一种无人系统装备通信方法在一定程度上解决了如何提高无人系统装备间通信资源的利用率的技术问题。本发明提供的一种无人系统装备通信系统、设备及计算机介质也解决了相应技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种无人系统装备通信方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种无人系统装备通信系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种无人系统装备通信系统中第一无人系统装备的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种无人系统装备通信设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种无人系统装备通信方法的流程图。

本发明实施例提供的一种无人系统装备通信方法，包括以下步骤：

步骤S101：第一无人系统装备实时判断是否满足通信建立条件，若是，则执行步骤S102。

这里所说的通信建立条件也即第一无人系统装备和第二无人系统装备间建立通信的条件，该条件可以根据实际需要确定。应当指出，本发明实施例中的第一无人系统装备和第二无人系统装备并不特指某一个无人系统装备，而是指两个相互之间可以建立通信的无人系统装备，两个无人系统装备间是否可以建立通信可以由外界根据实际需要预先设定。

步骤S102：第一无人系统装备建立与第二无人系统装备间的通信，以便第一无人系统装备与第二无人系统装备实现状态同步，并在第一无人系统装备与第二无人系统装备实现状态同步后断开通信。

第一无人系统装备和第二无人系统装备建立通信后，便可以借助该通信实现两者间的状态同步。应当指出，第一无人系统装备和第二无人系统装备与领导者无人系统装备间存在状态同步优先级，该状态同步优先级可以根据实际情况确定，状态同步优先级低的无人系统装备根据状态同步优先级高的无人系统装备的状态调整自身状态，比如有一个领导者无人系统装备A，两个跟随者无人系统装备，分别为B和C，假设B和A直接通信，C和B直接通信并且不能和A通信，那么B的状态同步优先级高于C的状态同步优先级，相应的，B与C实现状态同步时，C只能根据B的状态调整自身的状态；当然，具体的状态同步过程可以根据实际需要确定，本发明在这里不做具体限定。第一无人系统装备在与第二无人系统装备间实现状态同步后，便可断开自身与第二无人系统装备间的通信，避免通信资源的浪费。

本发明提供的一种无人系统装备通信方法，第一无人系统装备实时判断是否满足通信建立条件，若是，则建立与第二无人系统装备间的通信，以便第一无人系统装备与第二无人系统装备实现状态同步，并在第一无人系统装备与第二无人系统装备实现状态同步后断开通信。本发明提供的一种无人系统装备通信方法借助通信建立条件实现了第一无人系统装备和第二无人系统装备间的间断通信，与现有技术中各个无人系统装备间的连续通信相比，避免了两者不需要通信时通信资源的无效占用，通信资源的利用率较高。综上所述，本发明提供的一种无人系统装备通信方法在一定程度上解决了如何提高无人系统装备间通信资源的利用率的技术问题。

本发明实施例提供的一种无人系统装备通信方法中，步骤S101第一无人系统装备实时判断是否满足通信建立条件，具体可以为：

第一无人系统装备实时判断自身的状态信息是否与第二无人系统装备的状态信息一致，若否，则判断出满足通信建立条件，若是，则判断出不满足通信建立条件。

实际应用中，在对无人系统装备间的状态同步过程要求较为严格的情况下，可以将通信建立条件设为第一无人系统装备和第二无人系统装备间的状态信息不一致，具体实施过程请参阅本实施例，这样第一无人系统装备在两者状态信息不一致的情况下便建立通信，可以在一定程度上提高建立通信的效率，进而提高两者间状态同步的同步效率。

本发明实施例提供的一种无人系统装备通信方法中，步骤S101第一无人系统装备实时判断是否满足通信建立条件，具体可以为：

第一无人系统装备实时判断当前时刻是否属于预设的通信时刻，若是，则判断出满足通信建立条件，若否，则判断出不满足通信建立条件。

实际应用中，可以根据实际需要将通信建立条件设为通信时刻，具体实施过程可以参阅本实施例。具体应用场景中，可以将通信时刻表示为函数的形式，使得在只有在每个通信时刻，函数的输出值总小于某一阈值，或者总大于某一阈值，或者在某一阈值范围内；假设在每个通信时刻，函数的输出值总小于某一阈值，则第一无人系统装备实时判断函数的输出值是否小于该阈值，若是，则判断出满足通信建立条件，若否，则判断出不满足通信建立条件。

本发明实施例提供的一种无人系统装备通信方法中，步骤S101第一无人系统装备实时判断是否满足通信建立条件，具体可以为：

第一无人系统预估当前时刻下自身与第二无人系统装备间的第一状态差异；

第一无人系统获取当前时刻下自身与第二无人系统装备间的第二状态差异；

计算第一状态差异与第二状态差异的差值，得到边缘状态误差；

判断边缘状态误差是否位于预设的差值范围内，若否，则判断出满足通信建立条件，若是，则判断出不满足通信建立条件。

实际应用中，第一无人系统装备可以根据边缘状态误差判断是否满足通信建立条件，具体实施过程可以参阅本实施例。应当指出，第一无人系统装备在未和第二无人系统装备建立通信的情况下，可以根据上一次通信建立过程中获取的第二无人系统装备的状态，预估当前时刻下自身与第二无人系统装备间的第一状态差异。此外，第一无人系统装备和第二无人系统装备在刚开始工作时，可以先进行一次通信，将两者间的状态同步，这样可以在一定程度上降低后续工作过程中两者间的通信频率，进一步降低通信资源消耗。

本发明实施例提供的一种无人系统装备通信方法中，第一无人系统装备与第二无人系统装备实现状态同步的过程，具体可以为：

第一无人系统装备基于控制算法生成自身的状态控制策略；

根据状态控制策略调整自身状态信息，以使自身状态信息与第二无人系统装备的状态信息同步；

其中，控制算法为：

u₁(t)表示第一无人系统装备的控制策略；c₁表示领导者无人系统装备与第一无人系统装备间的边缘状态误差；

表示第一无人系统装备和第二无人系统装备间边缘状态误差；第一无人系统装备与领导者无人系统装备间有通信时，g₁＝1；第一无人系统装备与领导者无人系统装备间无通信时，g₁＝0；K为可调变量。

实际应用中，第一无人系统装备和第二无人系统装备间实现状态同步的实施过程可以参阅本实施例，本实施例中的边缘状态误差的计算原理与上一实施例中边缘状态误差的计算原理相同，这里不再赘述。此外，本实施例中的控制算法是根据第一无人系统装备和第二无人系统装备设计的，具体应用场景中，可以根据该控制算法的原理对该控制算法进行改进，比如在多个无人系统装备中，该控制算法可相应的调整为：

其中，u_i(t)表示第i个无人系统装备的控制策略；c_i表示领导者无人系统装备与第i个无人系统装备间的边缘状态误差；

表示第i个无人系统装备和与之建立通信的第j个无人系统装备间边缘状态误差；第i个无人系统装备与领导者无人系统装备间有通信时，g_i＝1；第i个无人系统装备与领导者无人系统装备间无通信时，g_i＝0；K为可调变量。

本发明还提供了一种无人系统装备通信系统，其具有本发明实施例提供的一种无人系统装备通信方法具有的对应效果。请参阅图2，图2为本发明实施例提供的一种无人系统装备通信系统的结构示意图。

本发明实施例提供的一种无人系统装备通信系统，可以包括：

第一无人系统装备检测模块101，用于实时判断是否满足通信建立条件，若是，则建立与第二无人系统装备102间的通信，以便第一无人系统装备与第二无人系统装备102实现状态同步，并在第一无人系统装备与第二无人系统装备102实现状态同步后断开通信，其中，第一无人系统装备检测模块位于第一无人系统装备中。

本发明实施例提供的一种无人系统装备通信系统中，第一无人系统装备检测模块可以包括：

第一无人系统装备第一检测单元，用于实时判断第一无人系统装备的状态信息是否与第二无人系统装备的状态信息一致，若否，则判断出满足通信建立条件，若是，则判断出不满足通信建立条件。

本发明实施例提供的一种无人系统装备通信系统中，第一无人系统装备检测模块可以包括：

第一无人系统装备第二检测单元，用于实时判断当前时刻是否属于预设的通信时刻，若是，则判断出满足通信建立条件，若否，则判断出不满足通信建立条件。

本发明实施例提供的一种无人系统装备通信系统中，所述第一无人系统装备检测模块可以包括：

第一无人系统装备预测单元，用于预估当前时刻下第一无人系统装备与第二无人系统装备间的第一状态差异；

第一无人系统装备获取单元，用于获取当前时刻下第一无人系统装备与第二无人系统装备间的第二状态差异；

第一无人系统装备计算单元，用于计算第一状态差异与第二状态差异的差值，得到边缘状态误差；

第一无人系统装备判断单元，用于判断边缘状态误差是否位于预设的差值范围内，若否，则判断出满足通信建立条件，若是，则判断出不满足通信建立条件。

请参阅图3，图3为本发明实施例提供的一种无人系统装备通信系统中第一无人系统装备的结构示意图。

本发明实施例提供的一种无人系统装备通信系统中，还可以包括：

第一无人系统装备控制模块103，用于在第一无人系统装备与第二无人系统装备实现状态同步的过程，基于控制算法生成第一无人系统装备的状态控制策略；

第一无人系统装备调整模块104，用于根据状态控制策略调整第一无人系统装备的状态信息，以使第一无人系统装备的状态信息与第二无人系统装备的状态信息同步；

其中，控制算法为：

u₁(t)表示第一无人系统装备的控制策略；c₁表示领导者无人系统装备与第一无人系统装备间的边缘状态误差；

表示第一无人系统装备和第二无人系统装备间边缘状态误差；第一无人系统装备与领导者无人系统装备间有通信时，g₁＝1；第一无人系统装备与领导者无人系统装备间无通信时，g₁＝0；K为可调变量。

本发明还提供了一种无人系统装备通信设备及计算机介质，其均具有本发明实施例提供的一种无人系统装备通信方法具有的对应效果。请参阅图4，图4为本发明实施例提供的一种无人系统装备通信设备的结构示意图。

本发明实施例提供的一种无人系统装备通信设备，可以包括：

存储器201，用于存储计算机程序；

处理器202，用于执行计算机程序时实现如上任一实施例所描述的一种无人系统装备通信方法的步骤。

本发明实施例提供的一种计算机介质，计算机介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上任一实施例所描述的一种无人系统装备通信方法的步骤。

本发明实施例提供的一种无人系统装备通信系统、设备及计算机介质中相关部分的说明请参见本发明实施例提供的一种无人系统装备通信方法中对应部分的详细说明，在此不再赘述。另外，本发明实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种无人系统装备通信方法，其特征在于，包括：

第一无人系统装备实时判断是否满足通信建立条件，若是，则建立与第二无人系统装备间的通信，以便所述第一无人系统装备与所述第二无人系统装备实现状态同步，并在所述第一无人系统装备与所述第二无人系统装备实现状态同步后断开通信；

其中，所述第一无人系统装备实时判断是否满足通信建立条件，包括：第一无人系统预估当前时刻下自身与所述第二无人系统装备间的第一状态差异；所述第一无人系统获取当前时刻下自身与所述第二无人系统装备间的第二状态差异；计算所述第一状态差异与所述第二状态差异的差值，得到边缘状态误差；判断所述边缘状态误差是否位于预设的差值范围内，若否，则判断出满足通信建立条件，若是，则判断出不满足通信建立条件。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一无人系统装备与所述第二无人系统装备实现状态同步的过程，包括：

所述第一无人系统装备基于控制算法生成自身的状态控制策略；

根据所述状态控制策略调整自身状态信息，以使自身状态信息与所述第二无人系统装备的状态信息同步；

其中，所述控制算法为：

表示所述第一无人系统装备的控制策略；

表示领导者无人系统装备与所述第一无人系统装备间的边缘状态误差；

表示所述第一无人系统装备和所述第二无人系统装备间边缘状态误差；所述第一无人系统装备与领导者无人系统装备间有通信时，

＝1；所述第一无人系统装备与领导者无人系统装备间无通信时，

＝0；K为可调变量。

3.一种无人系统装备通信系统，其特征在于，包括：

第一无人系统装备检测模块，用于实时判断是否满足通信建立条件，若是，则建立与第二无人系统装备间的通信，以便所述第一无人系统装备与所述第二无人系统装备实现状态同步，并在所述第一无人系统装备与所述第二无人系统装备实现状态同步后断开通信；

其中，所述第一无人系统装备检测模块包括：

第一无人系统装备预测单元，用于预估当前时刻下自身与所述第二无人系统装备间的第一状态差异；

第一无人系统装备获取单元，用于获取当前时刻下自身与所述第二无人系统装备间的第二状态差异；

第一无人系统装备计算单元，用于计算所述第一状态差异与所述第二状态差异的差值，得到边缘状态误差；

第一无人系统装备判断单元，用于判断所述边缘状态误差是否位于预设的差值范围内，若否，则判断出满足通信建立条件，若是，则判断出不满足通信建立条件。

4.一种无人系统装备通信设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至2任一项所述一种无人系统装备通信方法的步骤。

5.一种计算机介质，其特征在于，所述计算机介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至2任一项所述一种无人系统装备通信方法的步骤。

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