CN112907115A - 一种区块链无人机集群的协同任务计算控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实现一种区块链无人机集群的协同任务计算控制方法,本发明在原有的在未来通过一群无人机以分散的方式持续地共享工作数据和决策，作为一个统一的组织运作，不依赖于单一的决策中心，能够在任何损失下不丧失工作能力。区块链技术同样适用于复杂系统领域的分散指挥。一组通过区块链进行协调的自治系统，可以提供一种更可行的设计，既可以保留协调的优点，又可以消除中央控制固有的漏洞。
Description
技术领域
本发明属于能链开放许可链领域,具体涉及基于一种区块链无人机集群的协同任务计算控制方法的方法。
背景技术
区块链技术可以满足无人机蜂群的自治决策需求。由于复杂工作环境的高度动态、不确定性以及飞行任务的复杂性，使得规划与决策成为无人机面临的新的技术挑战。各种基于程序化的自动控制策略已经不能满足未来先进多功能无人机对复杂工作环境下的多任务的需求。无人机蜂群需要在本体或编队在不确定的工作环境中，依赖自身或协同的观察、定位、分析和决策能力来完成特定的任务，且任务完成的过程中不需要人的实时控制，所以近些年来自主决策成为无人机蜂群的一个重要的研究领域。基于区块链去中心化自治组织功能，未来无人机集群中的每个个体都可以视作是一个自主和自治的智能体，并具备一定的感知、推理和决策功能，这些智能体将通过智能合约组成各式各样的去中心化自治集群以自治的方式执行最优决策。
发明内容
在本发明中，本发明解决的技术问题：提出了一种区块链无人机集群的协同任务计算控制方法，降低用户使用区块链的门槛。
为克服现有技术的不足,本发明提供一种区块链无人机集群的协同任务计算控制方法,包括有：步骤一、地面控制中心节点的集群控制器调用地面控制中心节点的区块链节点X，部署一个协同任务的智能合约，并新建一个协同任务；步骤二、经过区块链共识后，各个无人机节点收到新建的一个协同任务的通知以及新建的一个协同任务的详细描述；步骤三、无人机节点根据自身观察、定位、分析和决策能力，判断是否参与本次新建的一个协同任务。如果参与本次新建的一个协同任务，则调用区块链智能合约接口，回复参与本次新建的一个协同任务；步骤四、协同任务智能合约收集到N个申请后，N为自然数，根据协同任务类型选择M个无人机执行任务，并发送区块链事件通知，M为自然数；步骤五、无人机控制器通过监听区块链事件，了解到协同任务智能合约已经选择了M个无人机以及具体的无人机编号，被选中的无人机执行任务规定的操作；当无人机执行完任务后，调用协同任务智能合约接口反馈任务执行情况，智能合约记录任务执行情况；步骤六、设定区块链网络有两个类型的节点组成，一是地面控制中心节点，里面运行无人机集群控制器和区块链节点X；而是无人机节点，里面运行无人机控制器和区块链节点Y；步骤七、设定可以有多个地面控制中心以及多个无人机节点，规模设定能达到10万的数量级，区块链节点通过P2P网络相互通讯连接，集群控制器与地面控制中心节点的区块链节点X进行交互通讯，无人机控制器与区块链节点Y进行交互通讯，他们共同组成了无人机的区块链网络；无人机控制器具有观察、定位、分析和决策功能，地面控制中心也可以往无人机区块链网络发送任务指令。
具体实施方式
下面结合具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本发明技术方案包括有：地面控制中心节点的集群控制器调用地面控制中心节点的区块链节点X，部署一个协同任务的智能合约，并新建一个协同任务；经过区块链共识后，各个无人机节点收到新建的一个协同任务的通知以及新建的一个协同任务的详细描述；无人机节点根据自身观察、定位、分析和决策能力，判断是否参与本次新建的一个协同任务。如果参与本次新建的一个协同任务，则调用区块链智能合约接口，回复参与本次新建的一个协同任务；协同任务智能合约收集到N个申请后，N为自然数，根据协同任务类型选择M个无人机执行任务，并发送区块链事件通知，M为自然数；无人机控制器通过监听区块链事件，了解到协同任务智能合约已经选择了M个无人机以及具体的无人机编号，被选中的无人机执行任务规定的操作；当无人机执行完任务后，调用协同任务智能合约接口反馈任务执行情况，智能合约记录任务执行情况；步骤六、设定区块链网络有两个类型的节点组成，一是地面控制中心节点，里面运行无人机集群控制器和区块链节点X；而是无人机节点，里面运行无人机控制器和区块链节点Y；步骤七、设定可以有多个地面控制中心以及多个无人机节点，规模设定能达到10万的数量级，区块链节点通过P2P网络相互通讯连接，集群控制器与地面控制中心节点的区块链节点X进行交互通讯，无人机控制器与区块链节点Y进行交互通讯，他们共同组成了无人机的区块链网络；无人机控制器具有观察、定位、分析和决策功能，地面控制中心也可以往无人机区块链网络发送任务指令。
区块链技术可以满足无人机蜂群的自治决策需求。由于工作环境的高度动态、不确定性以及飞行任务的复杂性，使得规划与决策成为无人机面临的新的技术挑战。各种基于程序化的自动控制策略已经不能满足未来先进多功能无人机对复杂工作环境下的多任务的需求。无人机蜂群需要在本体或编队在不确定的工作环境中，依赖自身或协同的观察、定位、分析和决策能力来完成特定的任务，且任务完成的过程中不需要人的实时控制，所以近些年来自主决策成为无人机蜂群的一个重要的研究领域。基于区块链去中心化自治组织功能，未来无人机集群中的每个个体都可以视作是一个自主和自治的智能体，并具备一定的感知、推理和决策功能，这些智能体将通过智能合约组成各式各样的去中心化自治集群以自治的方式执行最优决策。
区块链技术可以满足无人机蜂群的协同共识需求。无人机蜂群在执行任务中，能否成功完成任务的关键问题之一是无人机之间的协同技术问题。如何通过合理的控制策略使得无人机相互协调完成复杂任务是无人机领域研究的热点问题。分布式决策算法是无人机集群系统有效工作的关键。在实际运行时，集群中的每个个体都要对行动任务和目标达成一致，如何进行分组编队、路径规划和避障等。区块链的共识机制保证分布式系统上的所有节点就上述决策目标达成一致。多重签名技术也有望在此方面发挥作用。在未来世界，无人机以分散的方式持续地共享工作数据和决策，作为一个统一的组织运作，不依赖于单一的决策中心，能够在任何损失下不丧失工作能力。区块链技术同样适用于复杂系统领域的分散指挥。一组通过区块链进行协调的自治系统，可以提供一种更可行的设计，既可以保留协调的优点，又可以消除中央控制固有的漏洞。
区块链网络有两个类型的节点组成，一是地面控制中心，里面运行无人机集群控制器和区块链节点程序；而是无人机节点，里面运行无人机控制器和区块链节点程序。可以有多个地面控制中心以及多个无人机节点，规模可以达到10万的数量级，区块链节点通过P2P网络相互通讯连接，集群控制器以及无人机控制器与本节点的区块链节点进行交互通讯，他们共同组成了无人机的区块链网络。
无人机控制器具有观察、定位、分析和决策能力。地面控制中心也可以往无人机区块链网络发送任务指令。
一个典型任务协同的流程为：
地面中心的集群控制器调用本节点的区块链节点，部署一个协同任务的智能合约，从整个网络的角度来看，相当于新建了一个协同任务。
经过区块链共识后，各个无人机节点收到这个新建的协同任务的通知以及该协同任务的详细描述。
无人机节点根据自身观察、定位、分析和决策能力，判断是否参与本次任务。如果参与本次任务，则调用区块链智能合约接口，回复参与本次任务。
协同任务智能合约收集到N个申请后，根据协同任务类型选择M个无人机执行任务，并发送区块链事件通知。
无人机控制器通过监听区块链事件，了解到协同任务智能合约已经选择了M个无人机以及具体的无人机编号。被选中的无人机执行任务规定的操作。
当无人机执行完任务后，调用协同任务智能合约接口反馈任务执行情况，智能合约记录任务执行情况。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,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该以权利要求的保护范围为准。
有益效果：本发明使用区块链技术可以满足无人机蜂群的协同共识需求。通过合理的控制策略使得无人机相互协调完成复杂任务是无人机领域研究的热点问题。分布式决策算法是无人机集群系统有效工作的关键。在实际运行时，集群中的每个个体都要对行动任务和目标达成一致，比如如何进行分组编队、路径规划和避障等。区块链的共识机制保证分布式系统上的所有节点就上述决策目标达成一致。
Claims (1)
1.一种区块链无人机集群的协同任务计算控制方法，其特征在于，包括有：步骤一、地面控制中心节点的集群控制器调用地面控制中心节点的区块链节点X，部署一个协同任务的智能合约，并新建一个协同任务；步骤二、经过区块链共识后，各个无人机节点收到新建的一个协同任务的通知以及新建的一个协同任务的详细描述；步骤三、无人机节点根据自身观察、定位、分析和决策能力，判断是否参与本次新建的一个协同任务。如果参与本次新建的一个协同任务，则调用区块链智能合约接口，回复参与本次新建的一个协同任务；步骤四、协同任务智能合约收集到N个申请后，N为自然数，根据协同任务类型选择M个无人机执行任务，并发送区块链事件通知，M为自然数；步骤五、无人机控制器通过监听区块链事件，了解到协同任务智能合约已经选择了M个无人机以及具体的无人机编号，被选中的无人机执行任务规定的操作；当无人机执行完任务后，调用协同任务智能合约接口反馈任务执行情况，智能合约记录任务执行情况；步骤六、设定区块链网络有两个类型的节点组成，一是地面控制中心节点，里面运行无人机集群控制器和区块链节点X；而是无人机节点，里面运行无人机控制器和区块链节点Y；步骤七、设定可以有多个地面控制中心以及多个无人机节点，规模设定能达到10万的数量级，区块链节点通过P2P网络相互通讯连接，集群控制器与地面控制中心节点的区块链节点X进行交互通讯，无人机控制器与区块链节点Y进行交互通讯，共同组成无人机的区块链网络；无人机控制器具有观察、定位、分析和决策功能，地面控制中心也可以往无人机区块链网络发送任务指令。
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