CN114428512B - 跨域集群协同的搜索方法及跨域集群协同的搜索系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种跨域集群协同的搜索方法、跨域集群协同的搜索系统、电子设备以及计算机存储介质，该搜索方法包括：获取待搜索区域内的多个任务点的状态；基于状态从多个任务点中确定待搜索的任务点；从待搜索的任务点中确定目标任务点，目标任务点为空闲的无人艇所对应的任务点；控制每艘无人艇前往对应的目标任务点进行搜索。该方法通过任务点的状态为空闲的无人艇进行匹配目标任务点，当空闲的无人艇的数量为2艘以上时，可以同时对2个以上的任务点进行搜索，能够提高搜索效率，即使对大范围的海域进行搜索，该搜索方法的可靠性也能够得到保障。
Description
技术领域
本申请属于设备控制技术领域，尤其涉及一种跨域集群协同的搜索方法、跨域集群协同的搜索系统、电子设备以及计算机可读存储介质。
背景技术
海上搜索一般具有时间紧迫，搜索范围大等特点，若再遇上其它因素的干扰，搜索范围还需要进一步扩大。以飞机失事为例，飞机在海面上空发生事故后，搜索区域的确定通常要考虑飞行线路、失事高度、飞行速度、风向、风速以及洋流等因素。诸多因素综合下来，一般搜索区域通常比较大。若再同时考虑飞机偏航等因素，将会导致搜索范围进一步扩大。
虽然飞机落水后，其携带的水下定位信标机装置在进水后会自动发出音频信号，有助于搜索任务的顺利开展，但是该装置续航时间约为1-3个月，若采用现有海上搜索方法，在搜索范围过大时，该装置极有可能在被搜索到之前就已经因续航不足而无法发出音频信号，导致搜索任务以失败告终。以马航残骸的搜索为例，该次海上搜索过程中，是通过舰艇携带的拖拽式被动声呐对飞机残骸进行搜索，该声呐的型号为TPL-25，TPL-25可搜索6km深度的水下定位装置接收音频范围为3kHz，在拖拽航速为1-5节。在面对几十万平方公里的搜索海域，且搜索时间非常紧迫(马航的水下定位装置仅能工作两周)的情况下，若采用现有技术中的方法对水下定位装置进行搜索，基本不可能完成任务。也即，现有技术所采取的海上搜索方法，当前针对大范围的海上搜索的可靠性仍不足。
发明内容
本申请提供了一种跨域集群协同的搜索方法、跨域集群协同的搜索装置、电子设备及计算机可读存储介质，可以提高搜索效率，并且针对大范围的跨域集群协同的搜索，仍具备可靠性。
第一方面，本申请提供了一种跨域集群协同的搜索方法，上述搜索方法包括：
获取待搜索区域内的多个任务点的状态；
基于上述状态从多个任务点中确定待搜索的任务点；
从上述待搜索的任务点中确定目标任务点，上述目标任务点为上述空闲的无人艇所对应的任务点；
控制每艘上述无人艇前往对应的目标任务点进行搜索。
第二方面，本申请提供了一种跨域集群协同的搜索系统，上述搜索系统包括飞行设备、至少两艘无人艇以及无人潜器，上述飞行设备与上述无人艇和上述无人潜器建立有通信连接，上述无人艇搭载有第一声呐，上述无人潜器搭载有第二声呐，上述无人潜器可由无人艇释放或者回收，上述搜索系统可以执行如第一方面所述的搜索方法。
第三方面，本申请提供了一种电子设备，该电子设备为飞行设备或无人艇，该电子设备包括：
第一获取模块，用于获取待搜索区域内的多个任务点的状态；
第一确定模块，用于基于上述状态从多个任务点中确定待搜索的任务点；
第二确定模块，用于从上述待搜索的任务点中确定目标任务点，上述目标任务点为上述空闲的无人艇所对应的任务点；
控制模块，用于控制每艘上述无人艇前往对应的目标任务点进行搜索。
第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质存储有计算机程序，上述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面的方法的步骤。
第五方面，本申请提供了一种计算机程序产品，上述计算机程序产品包括计算机程序，上述计算机程序被一个或多个处理器执行时实现如上述第一方面的方法的步骤。
本申请与现有技术相比存在的有益效果是：本申请先获取任务点的状态，然后根据状态确定待搜索的任务点，并待搜索的任务点中为状态为空闲的无人艇匹配目标任务点，当空闲的无人艇的数量为2艘以上时，可以实现同时对2个以上的任务点进行搜索，能够提高搜索效率，即使对大范围的海域进行搜索，该搜索方法的可靠性也能够得到保障。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，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是本申请实施例提供的一种跨域集群协同的搜索方法的流程示意图；
图2是本申请实施例提供的一种待搜索区域的划分示意图；
图3是本申请实施例提供的基于任务点所形成的声呐覆盖区域示意图；
图4是本申请实施例提供的一种声呐搜索范围示意图；
图5是本申请实施例提供的一种等边三角形的结构示意图；
图6是本申请实施例提供的一种实际应用场景下跨域集群协同的搜索方法的流程示意图；
图7是本申请实施例提供的一种跨域集群协同的搜索系统的结构示意图；
图8是本申请实施例提供的电子设备的虚拟模块结构示意图；
图9是本申请实施例提供的电子设备的物理结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
本申请实施例提供的跨域集群协同的搜索方法可以应用于飞行设备或无人艇，其中飞行设备可以是无人机或有人机等，本申请实施例对飞行设备的具体类型不作任何限制。其中，飞行设备可以随着无人艇的移动而移动，能够有助于确保两者之间的通信顺畅。
为了说明本申请所提出的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
图1示出了本申请提供的跨域集群协同的搜索方法的示意性流程图，该搜索方法包括：
步骤110、获取待搜索区域内的多个任务点的状态。
在为空闲的无人艇匹配目标任务点之前，可以先获取各个任务点的状态，然后根据任务点的状态为每个任务点分配无人艇，以通过该无人艇对任务点进行搜索。
步骤120、基于所述状态确定待搜索的任务点。
任务点的状态可以根据搜索进行的程度划分为四种，分别为等待搜索、已分配无人艇、搜索中以及搜索完成。其中，针对已分配无人艇、搜索中以及搜索完成这三种状态的任务点，在确定没有重复搜索的必要性的前提下，可以不再分配空闲的无人艇前往该任务点进行搜索；针对待搜索的任务点，可以分配空闲的无人艇前往该任务点进行搜索。
步骤130、从待搜索的任务点中确定目标任务点。
针对待搜索的任务点，可以根据当前空闲的无人艇的数量和位置，从待搜索的任务点中为每艘无人艇匹配对应的目标任务点。
步骤140、控制每艘无人艇前往对应的目标任务点进行搜索。
在确定出每艘无人艇对应的目标任务点之后，可以控制无人艇前往各自对应的目标任务点进行搜索。在该过程中，搜索对象一般为水下定位装置。当无人艇配备的声呐搜索到该水下定位装置所发出的音频信号时，可以判定当前已搜索到目标信号。
可以理解的时，该搜索方法的执行主体为飞行设备时，飞行设备可以根据检测各个无人艇的状态确定各个任务点的状态，具体地，可以根据心跳机制接收并解析无人艇的状态。当该搜索方法为无人艇时，则可以基于飞行设备发送的信息确定出任务点的状态。
本申请先获取任务点的状态，然后根据状态确定待搜索的任务点，并待搜索的任务点中为状态为空闲的无人艇匹配目标任务点，当空闲的无人艇的数量为2艘以上时，可以实现同时对2个以上的任务点进行搜索，能够提高搜索效率，即使对大范围的海域进行搜索，该搜索方法的可靠性也能够得到保障。空闲的无人艇
在一些实施例中，为了减小各艘无人艇前往对应的目标任务点的代价，上述步骤130具体包括：
步骤131、基于预设代价函数计算每艘空闲的无人艇与每个待搜索的任务点之间的代价值。
由于等待搜索的无人艇即空闲的无人艇所处的位置和艏向角不同，因此每艘无人艇前往不同的任务点的距离和偏差角度也各不相同；此外，若无人艇有2个以上的型号，则不同型号之间的航速也有差别。基于以上因素，最终可能导致每艘无人艇前往不同的任务点所需要付出的代价有所区别。为了让无人艇能够花费最小的代价前往某个任务点进行搜索，可以基于预设代价函数依次计算每艘空闲的无人艇与每个空闲的任务点之间的代价值。
步骤132、基于代价值从待搜索的任务点中确定每艘无人艇所对应的目标任务点。
在计算出每艘无人艇与每个任务点之间的代价值之后，为了能让每艘无人艇都以最小代价前往某一任务点，可以基于代价值确定每艘无人艇对应的目标任务点。例如，基于最小代价值确定每艘无人艇对应的目标任务点。
但是，在为每艘无人艇匹配目标任务点的过程中，有可能出现如下情况：两艘无人艇与某一个任务点之间的代价值相等，且对这两艘无人艇来说，其与该任务点的代价值均为最小值。但实际上，为了提升搜索效率，每个任务点通常可以只搜索一次，也即一个任务点仅与一艘无人艇相匹配。为避免因该情况的发生导致某一任务点被重复搜索，可以在计算出每艘无人艇和每个任务点之间的代价值之后，基于代价值确定出一组目标任务点，该组目标任务点的数量和无人艇的数量相等，且每艘无人艇与该组目标任务点中的一个目标任务点对应，且各艘无人艇与该组目标任务点中对应的目标任务点的代价值之和最小。
为了便于理解各个目标任务点的确定方法，举例说明：
假设有3艘无人艇，分别为1号、2号和3号；任务点有6个，分别为O1～O6。经过计算，1号可以分别与6个任务点计算得到6个代价值，记作6个第一代价值；2号可以分别与6个任务点计算得到6个代价值，记作6个第二代价值；3号可以分别与6个任务点计算得到6个代价值，记作6个第三代价值。
经过对比，2号与O1之间的代价值是6个第二代价值中最小的，1号与O3之间的代价值与3号与O3之间的代价值相同，且这两个代价值分别相对于6个第一代价值和6个第三代价值而言，均为最小值。
要从6个任务点中确定3个目标任务点，可以先将2号对应的目标任务点确定下来，然后将1号对应的目标任务点确定为O3，并确定3号与次优点O4之间的代价值，形成一个可能的目标任务点组合O1、O3及O4，将该目标任务点组合确定为一组候选目标任务点，并计算各艘无人艇与该组候选目标任务点中对应的目标任务点的代价值之和。
接着先将2号对应的目标任务点确定下来，然后将3号对应的目标任务点确定为O3，并确定1号与次优点O6之间的代价值，形成一个另可能的目标任务点组合O1、O3及O6，将该目标任务点组合确定为另一组候选目标任务点，并计算各艘无人艇与该组候选目标任务点中对应的目标任务点的代价值之和。
最后对比两个代价值之和，将最小代价值之和所对应的一组候选目标任务点确定为最终的一组目标任务点。若两个代价值之和相等，则可以随机选取两组中的任意一组候选目标任务点作为最终的一组目标任务点。通过该方法确定出的目标任务点，可以确保3艘无人艇在执行一次搜索之后，所花费的代价值最小，有利于提升搜索效率。
在本申请实施例中，如果执行主体为飞行设备，那么可以由飞行设备先获取各艘无人艇的状态，从多个任务点中确定出待搜索的任务点，然后通过上述代价值的计算方式，计算每个无人艇与每个待搜索的任务点之间的代价值，最后基于代价值从待搜索的任务点中确定出一组目标任务点，之后即可根据每个目标任务点与无人艇之间的对应关系将各个目标任务点发送给各艘无人艇。但显然，以飞行设备作为执行主体的情况下，飞行设备的计算压力比较大，相应的续航能力要求也比较高。因此还可以以无人艇作为执行主体，在无人艇接收到各个任务点的状态后，可以先计算出即将前往的目标任务点，然后将计算结果发送给飞行设备，也就是将各艘无人艇与各个目标任务点之间的对应关系发送给飞行设备，然后再由飞行设备为每艘无人艇发送对应的目标任务点。
可选地，为了避免每艘无人艇都计算一次各艘无人艇所对应的目标任务点，可以由飞行设备指定一艘无人艇来进行计算，该艘无人艇可以记作通信主设备。在确定通信主设备时，可以通过获取与各个无人艇的通信状态，然后基于通信状态从无人艇中确定出该通信主设备。
在一些实施例中，无人艇的航行会产生噪音，且该噪音会降低声呐搜索的准确性。基于此，为了提高声呐搜索的准确性，上述步骤140可具体包括：
步骤141、控制无人艇以第一航速前往对应的目标任务点。
步骤142、当无人艇与对应的目标任务点之间的距离小于距离阈值时，则控制无人艇以第二航速航行至目标任务点。
步骤143、控制无人艇对目标信号进行搜索。
针对每艘无人艇，在控制无人艇前往对应的目标任务点的过程中，先以第一航速控制无人艇前行，在无人艇靠近对应的目标任务点之后，即确定无人艇与对应的目标任务点之间的距离小于距离阈值之后，可以控制无人艇以第二航速前往对应的目标任务点，其中第二航速小于第一航速。也就是说，无人艇在前往对应的目标任务点进行搜索的过程中，高速前进，低速搜索。通过该方法，无人艇高速前进，能够缩短前往对应的目标任务点的时间，提高搜索效率；无人艇在目标任务点附近时，低速航行，低速航行的噪音相对较低，能够满足声呐工作的要求，提高搜索准确率。
可以理解的是，当无人艇为执行主体时，主通信设备可以与其他无人艇建立通信连接，然后直接将计算结果发送给各艘无人艇，由各艘无人艇通过解析计算结果，以生成对应的控制指令，控制自身前往对应的目标任务点执行搜索任务。在该过程中，飞行设备可以不与各艘无人艇通信，能够减少通信所消耗的时长，提高搜索效率。
在一些实施例中，无人艇配备有第一声呐和第二声呐，第一声呐搭载于无人艇的艇身，第二声呐搭载于无人潜器，无人潜器搭载于无人艇，无人潜器可由无人艇释放或者回收，控制无人艇对目标信号进行搜索，包括：为了提高声呐搜索的可靠性，上述步骤143具体包括：
步骤1431、确定目标任务点的水深值，判断水深值是否小于水深阈值。
步骤1432、若水深值小于水深阈值，则通过第一声呐对目标信号进行搜索。
步骤1433、若水深值大于或等于水深阈值，则控制无人艇释放无人潜器对目标信号进行搜索。
当无人艇到达对应的目标任务点，其所配备的设备可以检测出目标任务点的水深值。为了能够对不同深度的任务点进行搜索，提高声呐搜索的可靠性，可以先将该水深值和预先设置的水深阈值进行比较，当该水深值小于水深阈值时，通过第一声呐对目标信号进行搜索。具体地，可以由无人艇控制打开容纳第一声呐的舱门，然后通过无人艇自身通过升降鳍控制，以实现第一声呐的入水与出水，以完成对目标信号的搜索。
当该水深值大于或等于水深阈值时，通过释放无人潜器对目标信号进行搜索。具体地，在释放无人潜器后，承载第二声呐的无人潜水器会在对应的目标任务点下潜，直至距离海底的深度小于水深阈值，从而基于第二声呐以进行搜索。为了便于理解，举例说明，假设目标任务点O1处的水深值为h0，水深阈值为h1，且h0＞h1，此时需要释放无人潜器对O1进行搜索，无人潜水器会下潜h0-h1的深度后，然后通过该无人潜器所搭载的第二声呐进行搜索。其中，水深阈值即为第一声呐能够探测的最大探测深度值，若第一声呐与第二声呐为相同型号的声呐，则水深阈值即为H。
在一些实施例中，在控制每艘无人艇前往对应的目标任务点进行搜索之后，还包括：
A1、获取多个任务点的更新状态。
A2、判断是否存在第一无人艇。
A3、若存在第一无人艇，且未搜索到目标信号，则返回执行从待搜索的任务点中确定目标任务点的步骤及其后续步骤。
由于无人艇的数量一般小于任务点的数量，因此对于无人艇而言，搜索过程是一个任务点匹配-前往目标任务点进行搜索的循环过程。在控制每艘无人艇前往对应的目标任务点进行搜索之后，可以先获取多个任务点的更新状态，即目标任务点的状态更新为已搜索后多个任务点的状态。然后判断是否存在当前时刻在对应的目标任务点完成搜索或者当前时刻在对应的目标任务点已释放二声呐的无人艇，即第一无人艇。可以理解，第一无人艇在对应的目标任务点的搜索任务已完成，可认为这些第一无人艇处于空闲状态。也即第一无人艇为新空闲的无人艇。如果存在第一无人艇，可以确定当前是否搜索到目标信号，在没有搜索到目标信号的情况下，可以对剩余的任务点进行搜索，也即返回执行上述步骤130及其后续步骤。
为了便于理解，举例说明，假设有3艘无人艇，任务点有18个，经过匹配，确定出3个目标任务点，控制3艘无人艇分别前往各自的目标任务点进行搜索。接着将3个目标任务点更新为已测点，即当前还剩下15个任务点。之后检测到有两艘一艘无人艇通过第一声呐完成了搜索任务，另一艘无人艇释放了一个无人潜器去完成任务，可以将这两艘无人艇确定为第一无人艇，通过判断，当前还未搜索到目标信号，则从15个任务点中为完成任务的两艘无人艇确定两个目标任务点，并控制这两艘无人艇分别前往各自对应目标任务点进行搜索，以此循环，直至完成搜索任务。
在一些实施例中，每个无人艇可以设置有一个列表，该列表可以按顺序存储已匹配的下一个目标任务点，那么无人艇对应的目标任务点的匹配规则可以是：当有无人艇被确定为第二无人艇时，返回执行上述步骤130及其后续步骤，在返回执行的过程中，为所有的无人艇进行目标任务点匹配，即不仅仅针对空闲的无人艇进行目标任务点，对于正在执行任务的无人艇也可以匹配下一个目标任务点。但需要注意的是，在目标任务点匹配完成后，空闲的无人艇可以直接前往新匹配的目标任务点执行下一个搜索任务，而对于还在执行之前分配的任务的无人艇，可以将新分配的目标任务点缓存至其列表中，以待执行；当该无人艇执行完当前的搜索任务后，可以从列表中读取下一个目标任务点，并根据读取结果直接前往下一个目标任务点执行任务。换句话说，对于列表非空的无人艇，其在被确定为第二无人艇之后，可以不触发目标任务点的匹配操作，而是根据列表中缓存的下一个目标任务点执行新的搜索任务，能够减少匹配次数，从而减轻计算压力，提高搜索效率。
在一些实施例中，在控制每艘无人艇前往对应的目标任务点进行搜索之后，还包括：
B1、判断是否存在第二无人艇。
B2、若存在第二无人艇，则为第二无人艇匹配目标第二声呐。
B3、控制目标第二声呐和/或第二无人艇，使目标第二声呐返回第二无人艇。
无人艇在执行搜索任务的过程中，其所搭载的第二声呐的数量是有限的，如果某艘无人艇在某段时间内所匹配得到的多个目标任务点的水深值都大于或等于水深阈值，那么为了完成搜索任务，该艘无人艇每到一个对应的目标任务点，可以释放一个无人潜器去执行搜索任务。当该艘无人艇将所搭载的第二声呐释放完之后，若为其接着匹配对应的目标任务点，且该目标任务点的水深值也大于水深阈值，则无法完成搜索任务。为了保障搜索的可靠性，可以先不为其匹配对应的目标任务点，而将其确定为第二无人艇，并为该第二无人艇匹配并回收目标第二声呐。其中，目标第二声呐为在对应的目标任务点已完成搜索任务但未被回收的第二声呐。具体地，通过对无人艇所搭载的第二声呐数量进行检测，当无人艇所搭载的第二声呐的数量为零，可确定无人艇是否为第二无人艇。
可选地，在为第二无人艇匹配目标第二声呐时，需要先确定每艘无人艇所搭载的第二声呐的型号是否相同，如果第二声呐的型号相同，那么可以直接通过距离匹配目标第二声呐，即根据距离，从近至远地确定出指定数量个目标第二声呐，其中指定数量即为无人艇所能搭载的第二声呐的数量阈值。例如无人艇最多能搭载5个第二声呐，则指定数量为5。但如果第二声呐的型号有所区别，也就是说有的无人艇只能搭载某种或者某几种型号的第二声呐，那么可以先通过型号进行匹配，在得到候选第二声呐之后，再根据距离从候选第二声呐中匹配得到指定数量的目标第二声呐。
在回收的过程中，当目标第二声呐与无人艇之间的距离较远，例如大于预设的距离阈值时，由于声呐的移动速度小于无人艇的移动速度，若仅控制目标第二声呐移动，则所花费的时间较长。此时，可以控制无人艇前往目标第二声呐所在的位置进行回收，或者，同时控制无人艇和目标第二声呐相互靠近实现回收。当目标第二声呐与无人艇之间的距离较近时，仅控制目标第二声呐移动，所花费的时间不会太长，因此可以仅控制目标第二声呐前往无人艇所在的位置。
在一些实施例中，为了提高任务点确定的可靠性，可以通过以下步骤确定任务点：
B1、将待搜索区域划分为多个相同的等边三角形，等边三角形两两之间无重合，等边三角形的边长基于声呐的辐射信息确定。
B2、提取等边三角形的顶点，将顶点确定为任务点。
在接收到海上的搜索任务后，可以基于该搜索任务确定待搜索区域。针对待搜索区域，尤其是面积过大的待搜索区域，可以采用至少两艘无人艇同时对至少两个区域进行搜索的搜索策略，以提高搜索效率。为了能够实现该搜索策略，可以先基于待搜索区域确定出多个任务点。具体地，可先将待搜索区域划分为多个小区域，然后从每个小区域中确定出若干个任务点，在每个小的区域均确定出对应的任务点之后，即可得到待搜索区域内的多个任务点。
仅作为示例，如图2所示，可以将待搜索区域划分为多个相同的等边三角形，且该等边三角形两两之间无重合区域。然后提取各个等边三角形的顶点，将提取到的顶点作为任务点。其中，在搜索的过程中，为了确保对搜索任务点完成搜索后，待搜索区域内无遗漏区域，可以基于声呐的辐射信息对等边三角形的边长进行确定。图3示出了基于任务点所形成的声呐覆盖区域示意图，其中，O1～O20为任务点，从该图可以看出，当对所有任务点完成搜索后，即对待搜索区域完成了搜索，且搜索过程中无遗漏区域。
在一些实施例中，为了准确计算等边三角形的边长，可以结合声呐的辐射信息对等边三角形的边长进行计算。具体地，如图4所示，声呐的辐射信息包括最大探测半径D、开角α以及最大探测深度H。由三角函数可知，声呐的辐射半径R＝D*arcsin(α/2)；H＝D*arccos(α/2)。由于所划分的等边三角形是相同的，因此可以基于一个等边三角形的图示对该等边三角形的边长进行求解。具体图示如图5所示，图5中圆的半径为R，即为声呐的辐射半径，△O1O2O3为等边三角形，根据三角函数可以推导出等边三角形的边长 先通过该方法确定等边三角形的边长，然后通过等边三角形确定任务点，能够对待搜索区域进行地毯式搜索，即在对搜索任务点进行搜索后，确保待搜索区域内无遗漏区域。
需要注意的是，上述任务点的确定方法的执行主体为飞行设备。
在一些实施例中，在控制每艘无人艇前往对应的目标任务点进行搜索之后，还包括：若搜索到目标信号或者任务点的状态均已更新为已搜索，则结束搜索任务。
跨域集群协同的搜索任务的执行是为了能够搜索到目标信号。因此，当搜索到目标信号时，则说明搜索任务完成，此时无需对所有任务点完成搜索。或者，当对所有的任务点都进行搜索后，仍未搜索到目标信号，也说明当前搜索任务完成。对于未搜索到目标信号的情况，可以通过规划新的跨域集群协同的搜索任务对目标信号进一步搜索。
在一些实施例中，预设代价值函数如下所示：
式中：为无人艇i与任务点中的点j之间的代价值，dij为无人艇i与点j之间的欧拉距离，d为所有未分配对应目标任务点的无人艇与点j的最大距离，αij为无人艇i的艏向与点j之间的偏差角，k1、k2为权重系数，vi为无人艇i的事实航速，Vmax为无人艇的最大航速。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
为便于理解，下面以实际应用场景来说明本申请提出的跨域集群协同的搜索方法，该海上搜救方法应用于飞行设备，参阅图6，该跨域集群协同的搜索方法具体包括：
步骤601、获取待搜索区域，也即接收搜索任务，直接从搜索任务中确定待搜索区域，或者可以通过解析搜索任务，获得该搜索任务所提供的信息，并基于该信息生成待搜索区域。
步骤602、基于声呐的辐射信息从待搜索区域中确定任务点，利用任务点个数为M赋值。在该步骤中，可以先基于声呐的最大探测半径D、开角α、最大探测深度H以及三角函数，确定出等边三角形的边长，然后通过多个相同的等边三角形对待搜索区域进行划分，得到与图2类似的待搜索区域划分图，并在得到该图后，提取出各个等边三角形的顶点，并将该顶点确定为任务点。任务点可以用M进行标识，并利用任务点的数量对M进行赋值，例如任务点的数量为30个，则M＝30。
步骤603、计算每艘空闲的无人艇与每个任务点之间的代价值。如果任务点有30个，无人艇数量有6艘，那么可以计算得到180个代价值。
步骤604、基于代价值为无人艇匹配目标任务点。选取最小代价值为每艘无人艇匹配对应的目标任务点，为避免目标任务点匹配失败，此处代价值最小值的是整体代价值最小，即无人艇与各自对应的目标任务点之间的代价值之和是所有可能组合中的最小值。
步骤605、控制无人艇分别前往各自的目标任务点进行搜索。基于匹配得到的目标任务点，生成每艘无人艇的控制指令，控制每艘无人艇前往对应的目标任务点进行搜索。在前进行的过程中，以较大的航速前往，当接近对应的目标任务点之后，以一个较小的航速，以减小无人艇在航行过程中所带来的噪音，提高声呐搜索的准确性。
步骤606、将目标任务点更新为已测点，并更新M的值。在控制无人艇前往目标任务点进行搜索之后，即代表目标任务点已经分配了无人艇进行搜索，为了便于分配无人艇搜索剩余的任务点，可以将目标任务点更新为已测点，并同时更新M的值。
步骤607、判断是否存在第二无人艇。即确定是否有无人艇已释放自身搭载的所有无人潜器。
步骤608、如果有已释放自身搭载的所有无人潜器的无人艇，则为该无人艇匹配并回收已在对应的目标任务点完成搜索但未回收的第二声呐，也即为第二无人艇匹配并回收目标第二声呐。
步骤609、判断是否存在第一无人艇。即判断无人艇是否已在对应的目标任务点完成搜索或者已在对应的目标任务点释放了无人潜器，也即无人艇是否为空闲的无人艇，通过判断可以确定是否可以为其分配新的目标任务点。
步骤610、在确定出第一无人艇之后，可以检测是否搜索到目标信息，以便于确定是继续对剩余的目标任务点进行搜索，还是结束搜索任务。
步骤611、如果未搜索到目标信号，则可以判断当前是否有剩余的任务点，并返回执行604及其后续步骤，直至搜索任务结束。
在一些实施例中，如图7所示，本申请还提供了一种跨域集群协同的搜索系统，该搜索系统包括飞行设备、至少两艘无人艇以及无人潜器，飞行设备与无人艇建立有通信连接，无人艇搭载有第一声呐，无人潜器搭载有第二声呐，无人潜器可由无人艇释放或者回收，该搜索系统可以执行如上任意一个搜索方法。其中，无人潜器直接可以与飞行设备建立通信连接，以便于无人机获取无人潜器的状态；无人潜器还可以与无人艇建立通信连接，无人机在获取无人潜器的状态时，则是通过无人艇间接获得。
对应于上文实施例所述的跨域集群协同的搜索方法，图8示出了本申请实施例提供的电子设备的虚拟模块结构框图，该电子设备可以是飞行设备或者无人艇，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。
参照图8，该电子设备8包括：
第一获取模块81，用于获取待搜索区域内的多个任务点的状态；
第一确定模块82，用于基于状态从多个任务点中确定待搜索的任务点；
第二确定模块83，用于从待搜索的任务点中确定目标任务点，目标任务点为空闲的无人艇所对应的任务点；
控制模块84，用于控制每艘无人艇前往对应的目标任务点进行搜索。
可选地，上述第二确定模块83可以包括：
第一计算单元，用于基于预设代价函数计算每艘空闲的无人艇与每个待搜索的任务点之间的代价值；
第一确定单元，用于基于代价值从待搜索的任务点中确定每艘无人艇所对应的目标任务点。
可选地，控制模块84可以包括：
第一控制单元，用于控制无人艇以第一航速前往对应的目标任务点；
第二控制单元，用于当无人艇与对应的目标任务点之间的距离小于距离阈值时，控制无人艇以第二航速航行至目标任务点，第二航速小于第一航速；
搜索单元，用于控制无人艇对目标信号进行搜索。
可选地，无人艇配备由第一声呐和第二声呐，第一声呐搭载于无人艇的艇身，第二声呐搭载于无人潜器，无人潜器搭载于无人艇，无人潜器可由无人艇释放或者回收，上述搜索单元包括：
确定子单元，用于判断目标任务点的水深值是否小于预设的水深阈值；
第一搜索子单元，用于若水深值小于水深阈值，则通过第一声呐对目标信号进行搜索；
第二搜索子单元，用于若水深值大于或等于水深阈值，则控制无人艇释放无人潜器对目标信号进行搜索。
可选地，上述电子设备8还可以包括：
第二获取模块，用于获取多个任务点的更新状态；
第一判断模块，用于判断是否存在第一无人艇，第一无人艇为当前时刻在对应的目标任务点完成搜索或者当前时刻在对应的目标任务点已释放二声呐的无人艇；
执行模块，用于若存在第一无人艇，且未搜索到目标信号，则返回执行从待搜索的任务点中确定目标任务点的步骤及其后续步骤。
可选地，上述电子设备8还可以包括：
第二判断模块，用于判断是否存在第二无人艇，第二无人艇为已释放完搭载的第二声呐的无人艇目标；
匹配模块，用于在控制每艘无人艇前往对应的目标任务点进行搜索之后，若存在第二无人艇，则为第二无人艇匹配目标第二声呐，第二声呐为已完成搜索任务但未被回收的第二声呐；
控制模块，用于控制目标第二声呐返回第二无人艇。
可选地，当所述电子设备为飞行设备时，该飞行设备与无人艇建立通信连接的飞行设备，无人艇配备有声呐，该飞行设备包括：
划分模块，用于将待搜索区域划分为多个相同的等边三角形，等边三角形两两之间无重合，等边三角形的边长基于声呐的辐射信息确定；
第三确定模块，用于提取等边三角形的顶点，将顶点确定为任务点。
可选地，当所述电子设备为飞行设备时，该飞行设备还可以包括：
第三获取模块，用于获取与各个无人艇的通信状态；
第四确定模块，用于基于通信状态从无人艇中确定一个通信主设备；
相应地，第一获取模块81具体用于：在获取待搜索区域内的多个任务点的状态之后，将多个任务点的通信状态发送给通信主设备。
可选地，当所述电子设备为飞行设备时，该飞行设备还可以包括：
更新模块，用于将目标任务点的状态更新为已搜索，得到多个任务点的更新状态。
可选地，声呐的辐射信息包括最大探测半径、开角角度以及最大探测深度，上述第四确定模块可以包括：
第二确定单元，用于基于最大探测半径、开角角度、最大探测深度以及三角函数确定所述声呐的辐射半径；
第三确定单元，用于基于所述辐射半径和三角函数确定所述等边三角形的边长。
可选地，上述控制模块84还可以用于：在控制每艘无人艇前往对应的目标任务点进行搜索之后，若搜索到目标信号或者所有任务点均已更新为已测点，则结束搜索任务。
需要说明的是，上述装置/单元之间的信息交互和执行过程等内容，由于与本申请方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。
图9为本申请一实施例提供的电子设备的物理层面的结构示意图。如图9所示，该实施例的电子设备9包括：至少一个处理器90(图9中仅示出一个)处理器、存储器91以及存储在存储器91中并可在至少一个处理器90上运行的计算机程序92，处理器90执行计算机程序92时实现上述任意跨域集群协同的搜索方法实施例中的步骤，例如图1所示出的步骤110-140。
所称处理器90可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，该处理器90还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器91在一些实施例中可以是电子设备9的内部存储单元，例如电子设备9的硬盘或内存。存储器91在另一些实施例中也可以是电子设备9的外部存储设备，例如电子设备9上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。
进一步地，存储器91还可以既包括电子设备9的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器91用于存储操作装置、应用程序、引导装载程序(BootLoader)、数据以及其他程序等，例如计算机程序的程序代码等。存储器91还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现可实现上述各个方法实施例中的步骤。
本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在移动终端上运行时，使得移动终端执行时实现可实现上述各个方法实施例中的步骤。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到拍照装置/电子设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/网络设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/网络设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种跨域集群协同的搜索方法，其特征在于，所述搜索方法包括：
获取待搜索区域内的多个任务点的状态；
基于所述状态从多个任务点中确定待搜索的任务点；
从所述待搜索的任务点中确定目标任务点，所述目标任务点为空闲的无人艇所对应的任务点；
控制每艘所述无人艇前往对应的目标任务点进行搜索；
其中，所述无人艇配备有第二声呐，所述第二声呐搭载于无人潜器，所述无人潜器搭载于所述无人艇，所述无人潜器可由所述无人艇释放或者回收；
在所述控制每艘所述无人艇前往对应的目标任务点进行搜索之后，还包括：
判断是否存在第二无人艇，所述第二无人艇为已释放完搭载的所述无人潜器的无人艇；
若存在所述第二无人艇，则为所述第二无人艇匹配目标第二声呐，所述目标第二声呐为已完成搜索任务但未被回收的第二声呐；
控制所述目标第二声呐和/或所述第二无人艇，使所述目标第二声呐返回所述第二无人艇。
2.如权利要求1所述的搜索方法，其特征在于，所述从所述待搜索的任务点中确定目标任务点，包括：
基于预设代价函数计算每艘所述无人艇与每个所述待搜索的任务点之间的代价值；
基于所述代价值从所述待搜索的任务点中确定目标任务点。
3.如权利要求1所述的搜索方法，其特征在于，所述控制每艘所述无人艇前往对应的目标任务点进行搜索，包括：
控制所述无人艇以第一航速前往对应的目标任务点；
当所述无人艇与对应的目标任务点之间的距离小于预设的距离阈值时，控制所述无人艇以第二航速航行至所述目标任务点，所述第二航速小于所述第一航速；
控制所述无人艇对目标信号进行搜索。
4.如权利要求3所述的搜索方法，其特征在于，所述无人艇还配备有第一声呐，所述第一声呐搭载于所述无人艇的艇身，所述控制所述无人艇对目标信号进行搜索，包括：
判断所述目标任务点的水深值是否小于预设的水深阈值；
若所述水深值小于所述水深阈值，则通过所述第一声呐对所述目标信号进行搜索；
若所述水深值大于或等于所述水深阈值，则控制所述无人艇释放所述无人潜器对所述目标信号进行搜索。
5.如权利要求4所述的搜索方法，其特征在于，在所述控制每艘所述无人艇前往对应的目标任务点进行搜索之后，还包括：
获取多个任务点的更新状态；
判断是否存在第一无人艇，所述第一无人艇为当前时刻在对应的目标任务点完成搜索或者当前时刻在对应的目标任务点已释放所述无人潜器的无人艇；
若存在所述第一无人艇，且未搜索到所述目标信号，则返回执行所述从所述待搜索的任务点中确定目标任务点的步骤及其后续步骤。
6.如权利要求1-5任意一项所述的搜索方法，其特征在于，所述搜索方法应用于与无人艇建立通信连接的飞行设备，所述无人艇配备有声呐，在所述获取待搜索区域内的多个任务点的状态之前，还包括：
将所述待搜索区域划分为多个相同的等边三角形，所述等边三角形两两之间无重合，所述等边三角形的边长基于所述声呐的辐射信息确定；
提取所述等边三角形的顶点，将所述顶点确定为所述任务点。
7.如权利要求6所述的搜索方法，其特征在于，在所述获取待搜索区域内的多个任务点的状态之前，还包括：
获取通信状态，所述通信状态为所述飞行设备与各个所述无人艇之间通信的状态；
基于所述通信状态从所述无人艇中确定一个通信主设备；
相应地，在所述获取待搜索区域内的多个任务点的状态之后，还包括：
将所述多个任务点的通信状态发送给所述通信主设备。
8.如权利要求6所述的搜索方法，其特征在于，所述声呐的辐射信息包括最大探测半径、开角角度以及最大探测深度，所述等边三角形的边长基于所述声呐的辐射信息确定，包括：
基于最大探测半径、开角角度、最大探测深度以及三角函数确定所述声呐的辐射半径；
基于所述辐射半径和三角函数确定所述等边三角形的边长。
9.一种跨域集群协同的搜索系统，其特征在于，所述搜索系统包括飞行设备、至少两艘无人艇以及无人潜器，所述飞行设备与所述无人艇建立有通信连接，所述无人艇搭载有第一声呐，所述无人潜器搭载有第二声呐，所述无人潜器可由所述无人艇释放或者回收，所述搜索系统可以执行如权利要求1-8任意一项所述跨域集群协同的搜索方法。
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