CN109829622B

CN109829622B - 基于区块链的海上无人装备补给方法、装置及存储介质

Info

Publication number: CN109829622B
Application number: CN201811638110.5A
Authority: CN
Inventors: 宋宪明; 赵心; 韩恒敏; 马超群; 王隶加
Original assignee: Qingdao Marine Science And Technology Center
Current assignee: Qingdao Marine Science And Technology Center
Priority date: 2018-12-29
Filing date: 2018-12-29
Publication date: 2023-05-02
Anticipated expiration: 2038-12-29
Also published as: CN109829622A

Abstract

本发明提出一种基于区块链的海上无人装备补给方法、装置及计算机可读存储介质，该方法包括构建具有多个无人装备的区块链网络；无人装备的能源不足时寻找补给船并发出补给请求；无人装备接受补给船的补给并采集补给船的剩余能源数据信息；将采集到的数据信息存储到区块链网络的节点上，并广播至区块链网络。本发明可以实现无人装备、补给船和无人运输船的自主智能联动，可以有效避免现有技术中依赖中心服务器所带来的技术瓶颈，以及一旦中心服务器出现故障所带来的风险。

Description

基于区块链的海上无人装备补给方法、装置及存储介质

技术领域

本发明属于海上无人装备补给技术领域，尤其涉及一种基于区块链的海上无人装备补给方法、装置及计算机可读存储介质。

背景技术

海上无人装备，例如无人探测艇、无人水下航行器等，是指无人驾驶，依靠遥控操作或者预编程序自主作业的装备。目前，载人舰船出航需要大量的装备补给和后勤补给，如果补给消耗完毕后载人舰船将无法继续在海上执行任务，而海上无人装备可以大大减小后勤补给，延长海上执行任务的时间，并且海上无人装备可以在有核、生化的海战环境中作战。由于海上无人装备相较于载人舰船的诸多优势，海上无人装备有很好的发展前景。

虽然海上无人装备与载人舰船相比需要的补给较少、作战时间较长，但是依然需要补给才能持续作战。关于海上无人装备补给从最初的人工补给发展到现在的自主补给，大大提高了海上无人装备的作战能力。中国发明专利CN106882333 B公开了一种无人艇海上自主加油系统和方法，由待供给艇向控制中心发送加油请求，控制中心指挥补给艇向待供给艇靠近进行补给。此专利实现了无人艇的完全自主加油，无需人为干预，进一步提高了无人艇的自主性和智能化。

但是，上述的自主补给是依赖中心服务器的控制实现，对于目前海上无人装备作业群式的工作模式，依靠中心服务器式的自主补给方式存在诸多弊端，并且对于中心服务器以及海上通信质量的要求都特别高，一旦中心服务器出现故障或者海上通信信号较差，海上无人装备将无法完成自主补给，严重影响执行任务的能力。

发明内容

本发明针对上述的技术问题，提出一种基于区块链的海上无人装备补给方法、装置及计算机可读存储介质。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

第一方面，提供一种基于区块链的海上无人装备补给方法，包括以下步骤：

构建具有多个无人装备节点的区块链网络；

无人装备的能源不足时寻找补给船并发出补给请求；

无人装备接受补给船的补给并采集补给船的能源数据信息；

将采集到的能源数据信息广播并加入区块链。

作为优选，在无人装备接受补给船的补给并采集补给船的能源数据信息的步骤之前，还包括：补给船通过识别ID验证无人装备的身份，验证通过后，补给船向无人装备补给。

作为优选，还包括以下步骤：将无人运输船加入区块链网络；判断补给船的能源数据低于预设值时，无人运输船向补给船补给。

作为优选，无人装备接受补给船的补给并采集补给船的能源数据信息的步骤，具体包括：

无人装备身份验证通过后，采集补给船的ID和能源剩余量S_p；

无人装备接受补给完毕后，再次采集补给船的能源剩余量S_n，以及时间戳t。

作为优选，将采集到的能源数据信息广播并加入区块链的步骤，具体包括：无人装备对采集的数据信息加密后广播至其他无人装备；数据信息验证通过后，将数据信息加入到区块链。

作为优选，在无人装备对采集的数据信息加密后广播至其他无人装备的步骤中，无人装备利用数字签名对数据信息进行加密广播。

第二方面，提供一种基于区块链的海上无人装备补给装置，包括处理器以及存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的基于区块链的海上无人装备补给方法的各个步骤。

第三方面，提供一种计算机可读存储介质，其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所述的基于区块链的海上无人装备补给方法的各个步骤。

本发明提供技术方案的优点和积极效果在于：

1、通过构建多个无人装备的区块链网络，网络中每个无人装备节点的地位相同且以扁平式拓扑结构相互连通和交互，即建立多个互通的无人装备工作集群，各个无人装备存储有补给船的能源数据，当无人装备剩余能源报警后，会根据各补给船的剩余能源靠近补给船进行补给，同时，无人装备补给完毕后将补给船的最新能源数据广播至其他节点，通过此种工作模式，各个无人装备都掌握有所有补给船的最新能源数据，有助于工作集群高效合理的物资联动，可以有效避免现有技术中依赖中心服务器所带来的技术瓶颈，以及一旦中心服务器出现故障或者海上通信信号较差所带来的风险。

2、在补给船向无人装备补给前，先对无人装备身份进行验证，验证无人装备是否为本工作集群内的节点，再进行补给工作，从而可以避免对外来无人装备的补给，造成资料的浪费以及信息的泄露。

3、无人装备采集补给船的数据信息，将数据信息加密处理之后再通过区块链网络广播至其他无人装备，保证了数据传输的安全性和保密性，即使加密数据被窃取也无法获得原始数据，同时也可以有效避免数据在传输过程中被篡改。

4、将无人运输船加入区块链网络，作为区块链网络的节点，无人装备在广播补给船的数据信息时，无人运输船也会接收到，当补给船的能源数据低于预设值时，无人运输船可以得知并自主前往补给船进行能源补给，从而能够实现无人装备、补给船、无人运输船的自主智能联动，不会造成补给船能源不足无法补给的情况。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种实施例的基于区块链的海上无人装备补给方法的流程图；

图2为本发明所提供的另一种实施例的基于区块链的海上无人装备补给方法的流程图；

图3为本发明所提供区块链节点运用实例示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

需要说明的是，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

除非另外具体说明，否则实施例中阐述的步骤的相对布置不限制本发明的范围。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

实施例1

作为本发明的第一方面，图1所示为本发明所提供的一种实施例的基于区块链的海上无人装备补给方法的流程图，包括以下步骤：

101、构建具有多个无人装备节点的区块链网络。

整个网络通过区块链的对等式P2P网络将所有的无人装备节点连接，通过共识机制实现互信。网络中每个无人装备节点的地位相同且以扁平式拓扑结构相互连通和交互，每个无人装备都会承担传输和验证信息的作用。每个无人装备将采集的补给船数据通过网络广播到附近的无人装备，附近的无人装备验证信息后继续向其他的无人装备广播信息，从而使得所有无人装备都具有最新的补给船数据。

示例性地，可以利用Kademlia协议或者以太坊技术来构建区块链网络。

102、无人装备的能源不足报警后寻找补给船并发出补给请求。

当无人装备的能源低于预设值时会发出报警信号，无人装备通过自身的定位功能和导航功能，寻找补给船进行补给。作为优选实施例，无人装备根据所有补给船的能源数据选择能够提供补给且距离最近的补给船进行补给。具体地，无人装备存储有所有补给船的能源信息，在某些情况下，有些补给船的能源不足，当无人装备需要补给时，可寻找能够提供补给且距离最近的补给船进行补给。选择距离最近可以节省无人装备靠近补给船的时间；选择能源充足能够提供补给的补给船可以避免时间的浪费。

103、无人装备接受补给船的补给并采集补给船的能源数据信息。

无人装备靠近补给船之后，通过数据接口获取补给船的ID、补给船当前的能源剩余量S_p；无人装备接受补给完毕后，再次采集补给船的能源剩余量S_n，以及时间戳t。

104、无人装备将采集到的能源数据通过区块链网络广播至其他无人装备。

区块链网络的节点之间是通过广播的方式进行通信，无人装备采集到补给船的数据信息之后，将数据信息广播到附近的其他节点，其他节点接受到之后继续广播，从而实现所有节点都接收到补给船的数据信息。

本发明通过构建具有多个无人装备的区块链网络，网络中每个无人装备节点的地位相同且以扁平式拓扑结构相互连通和交互，即建立多个无人装备的工作集群，各个无人装备存储有补给船的能源数据，当无人装备剩余能源报警后，会根据各补给船的剩余能源选择补给船进行补给，同时，无人装备补给完毕后将补给船的最新能源数据广播至其他节点，通过此种工作模式，各个无人装备都掌握有所有补给船的最新能源数据，有助于工作集群高效合理的物资联动，可以有效避免现有技术中依赖中心服务器所带来的技术瓶颈，以及一旦中心服务器出现故障或者海上通信信号较差所带来的风险。

实施例2

实施例2是在实施例1的基础上进行的优选方案，下述有关与实施例1相同的步骤，不在详述。

参见图2所示，包括以下步骤：

200、构建具有多个无人装备和无人运输船的区块链网络。

此步骤与实施例1所不同的是在区块链网络中加入无人运输船的节点，无人运输船可以是一个，也可以是多个，根据具体实际需要进行构建。

201、无人装备的能源报警后寻找距离最近的补给船。

202、补给船对无人装备进行身份验证。

当无人装备靠近补给船发出补给请求之后，补给船对无人装备进行身份验证。具体地，无人装备与补给船通过数据接口连接，补给船获取无人装备的ID，与预先存储的合法无人装备的身份信息相匹配，如果信息匹配成功，则验证通过执行步骤203a；如果信息匹配不成功，执行步骤203b，标记为非法节点，不进行补给操作。

通过设置在补给船向无人装备补给前，先对无人装备身份进行验证，验证无人装备是否为本工作集群内的节点，再进行补给工作，从而可以避免对外来无人装备的补给，造成资料的浪费以及信息的泄露。

203a、无人装备接受补给船的补给并采集补给船的能源数据信息。

204、无人装备对采集的数据信息加密后广播至其他无人装备进行验证。

数据信息具体包括补给船的ID、能源剩余量S_p、能源剩余量S_n，以及时间戳t，无人装备根据哈希算法计算数据信息的哈希值，将得到的哈希值与数据信息使用无人装备的私钥进行加密后，向其他无人装备广播。

接收到数据信息的无人装备使用公钥对数据信息进行解密，并根据哈希算法计算数据信息的哈希值，通过比较计算的哈希值与接收到是否相同，进行验证，如果两者相同，则通过验证，执行步骤205a；如果两者不相同，则验证不通过，执行步骤205b，丢弃该数据信息。

采用数字签名的方式对数据信息进行加密，无人装备采集补给船的数据信息，将数据信息加密处理之后再通过区块链网络广播至其他无人装备，保证了数据传输的安全性和保密性，即使加密数据被窃取也无法获得原始数据，同时也可以有效避免数据在传输过程中被篡改。

205a、将数据信息加入区块链，各无人装备更新补给船的数据信息。

具体地，无人装备采集到补给船的数据信息之后，将数据信息广播到附近的其他节点，其他节点接收并验证之后继续广播，直至区块链网络中超半数的无人装备验证通过，再停止广播，发送数据的无人装备将数据信息以新的区块加入区块链中，从而实现所有节点都接收到补给船的数据信息。

不可避免的，在无人装备工作集群自主靠近补给船进行补给的过程中，会存在补给船能源不足的情况，因此，此实施例加入了无人运输船向补给船补给的步骤，由于无人运输船也处于区块链网络中，在无人装备将数据信息加入区块链后，无人运输船也能得到补给船的能源数据信息。具体步骤如下：

206、判断补给船的能源数据是否低于预设值，如果不是，则结束判断；如果是，则执行步骤207。

207、无人运输船向补给船补给。

当补给船的能源剩余量低于预设值时，无人运输船从港口出发对补给船进行能源补给。

将无人运输船加入区块链网络，作为区块链网络的节点，无人装备在广播补给船的数据信息时，无人运输船也会接收到，当补给船的能源数据低于预设值时，无人运输船可以得知并自主前往补给船进行能源补给，从而能够实现无人装备、补给船、无人运输船的自主智能联动，不会造成补给船能源不足无法补给的情况。

208、无人运输船采集补给船的数据信息，将其加密后广播至无人装备进行验证，根据验证结果，执行步骤205，之后步骤循环，此处不再一一赘述。

在无人运输船对补给船补给后，将该补给船的数据信息加入到区块链中，各无人装备更新所存储补给船的数据，从而实现了无人装备、补给船、无人运输船的自主智能联动，通过区块链网络每个无人装备都掌握有各补给船的能源数据，有助于高效的集群作业。

为了更清楚的理解本发明，对本发明以示例形式进行说明，参见图3所示，区块链网络中包括有无人装备1、无人装备2、无人装备3和无人运输船。当无人装备1能源不足报警后，无人装备1向补给船靠近，补给船通过数据接口获取无人装备1的ID，并验证无人装备1是否属于区块链网络的合法节点，无人装备1的身份验证通过后接受补给船的补给。

在无人装备1补给结束后，通过数据接口获取补给船的ID、能源剩余量和时间戳，并将这些数据信息加密后通过区块链网络广播至无人装备2、无人装备3和无人运输船，无人装备2、无人装备3和无人运输船对数据信息解密并进行验证，在数据信息验证通过后，无人装备1将补给船的数据信息加入到区块链，无人装备2、无人装备3和无人运输船更新所储存的补给船的数据信息。

当补给船的能源剩余量低于预设值X后，无人运输船向补给船靠近，并向补给船进行补给。无人运输船向补给船补给结束后，获取补给船的能源数据并将其加密后广播至无人装备1、无人装备2、无人装备3。

作为本发明的第二方面，提供一种基于区块链的海上无人装备补给装置，该装置包括有处理器、存储器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时可实现上述基于区块链的海上无人装备补给方法的各个步骤。

作为本发明的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述基于区块链的海上无人装备补给方法的各个步骤。

本发明通过构建多个无人装备的区块链网络，建立多个无人装备的工作集群，各个无人装备存储有补给船的能源数据，当无人装备剩余能源报警后，会根据各补给船的剩余能源寻找补给船进行补给，同时，无人装备补给完毕后将补给船的最新能源数据广播至其他节点，通过此种工作模式，各个无人装备都掌握有所有补给船的最新能源数据，有助于工作集群高效合理的物资联动，可以有效避免现有技术中依赖中心服务器所带来的技术瓶颈，以及一旦中心服务器出现故障或者海上通信信号较差所带来的风险。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种基于区块链的海上无人装备补给方法，其特征在于，包括以下步骤：

构建具有多个无人装备节点的区块链网络；

无人装备的能源不足时寻找补给船并发出补给请求；

无人装备接受补给船的补给并采集补给船的能源数据信息；

将采集到的能源数据信息广播至其他无人装备节点并加入区块链网络，无人装备获得补给船的最新能源数据；

将无人运输船加入区块链网络；

判断补给船的能源数据低于预设值时，无人运输船向补给船补给。

2.根据权利要求1所述的基于区块链的海上无人装备补给方法，其特征在于，在无人装备接受补给船的补给并采集补给船的能源数据信息的步骤之前，还包括以下步骤：补给船通过识别ID验证无人装备的身份，身份验证通过后，补给船向无人装备补给。

3.根据权利要求2所述的基于区块链的海上无人装备补给方法，其特征在于，无人装备接受补给船的补给并采集补给船的能源数据信息的步骤，具体包括：

无人装备的身份验证通过后，采集补给船的ID和能源剩余量S_p；

4.根据权利要求3所述的基于区块链的海上无人装备补给方法，其特征在于，将采集到的能源数据信息广播并加入区块链的步骤，具体包括：

无人装备对采集的数据信息加密后广播至其他无人装备；

数据信息验证通过后，将数据信息加入到区块链。

5.根据权利要求4所述的基于区块链的海上无人装备补给方法，其特征在于，在无人装备对采集的数据信息加密后广播至其他无人装备的步骤中，无人装备利用数字签名对数据信息进行加密广播。

6.一种基于区块链的海上无人装备补给装置，其特征在于：包括处理器以及存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的基于区块链的海上无人装备补给方法的各个步骤。

7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的基于区块链的海上无人装备补给方法的各个步骤。