CN114625119B - 一种面向任务的无人艇自主控制决策系统架构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种面向任务的无人艇自主控制决策系统架构，包括：无人艇自主控制决策调度模块和全艇信息设备模块；所述无人艇自主控制决策调度模块包括组织层、决策调度层和执行层；所述组织层包括指挥单元和任务规划单元；所述决策调度层包括态势融合生成单元和决策评估单元；所述决策评估单元，用于根据综合态势图和本艇资源对组织层的可执行任务计划表进行决策评估，生成本艇任务计划表；所述执行层包括计划执行单元；所述全艇信息设备模块包括全艇信息设备单元。本发明提供了一种开放式集成系统架构，实现全艇信息、资源与任务执行能力的一体化集成，并具备较强的兼容性和扩展性。
Description
技术领域
本发明涉及无人艇系统架构技术，尤其涉及一种面向任务的无人艇自主控制决策系统架构。
背景技术
围绕着海洋权益，世界各大海洋强国正投入越来越多的人力物力来发展海上自动化装备。水面无人艇作为一种自动化、智能化作战平台，无论在军事领域和民用领域里均显示出了独特的优势。未来随着任务的大型化、复杂化，当前的无人艇自主控制决策系统架构势必也需要进行相应升级，以解决当前无人艇平台架构难以满足复杂任务需求的技术问题，并突破相关性能瓶颈。
为了满足复杂任务的需求，对无人艇的全方面性能都提出了更高的要求，但值得注意的是不能一味追求单一方面的高性能，而应该强调无人艇整体的任务执行能力，因此需要研究一套开放式集成系统架构，实现全艇信息、资源与任务执行能力的一体化集成，并具备较强的兼容性和扩展性。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种面向任务的无人艇自主控制决策系统架构。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种面向任务的无人艇自主控制决策系统架构，包括：
无人艇自主控制决策调度模块和全艇信息设备模块；
所述无人艇自主控制决策调度模块包括组织层、决策调度层和执行层；
所述组织层包括指挥单元和任务规划单元；
所述指挥单元分为本地指挥单元和外部指挥单元，其中，本地指挥单元用于接收本艇的岸端指挥员或本艇任务监测单元的任务执行指令下发，外部指挥单元用于接收外部无人系统或外部有人指挥系统对本艇的任务指令下发；
所述任务规划单元，用于对下发的任务指令进行任务分解，形成初步的可执行任务计划表；
所述决策调度层包括态势融合生成单元和决策评估单元；
所述态势融合生成单元，用于根据无人艇上的感知系统进行态势感知，形成态势矩阵，利用危险度模型进行任务危险度评估与预测，然后通过态势融合之后形成综合态势图；
所述决策评估单元，用于根据综合态势图和本艇资源对组织层的可执行任务计划表进行决策评估。通过将全局态势与本艇当前可调用资源参数化，调入任务决策评估数学模型进行计算，从而生成本艇执行任务计划表；
所述执行层包括计划执行单元，所述计划执行单元，用于根据生成的本艇任务计划表，向服务中间件进行服务请求，服务中间件根据服务请求对本艇进行资源调度从而执行任务指令，同时服务中间件将任务执行结果反馈给请求服务的应用或设备，根据反馈结果更新服务请求信息，实现对无人艇的运动及任务载荷反馈控制，直至最终完成任务；
所述全艇信息设备模块包括全艇信息设备单元，所述全艇信息设备单元，用于无人艇各类信息资源的管理与优化组配，对全艇计算、存储、网络资源进行统一调度与管理服务；
所述全艇信息设备单元将全艇信息划分为资源层、服务层和应用层，其中，资源层基于网络设备和串口总线在内的信息传输设备，将传感器设备、任务负载设备、基础保障设备进行信息互连，为任务执行提供基础资源支撑；服务层在各类硬件资源、基础软件资源和数据库基础上，为功能软件运行和各类无人艇任务执行提供支撑；应用层依托下层资源层、服务层的模块化资源的支持，适应无人艇多样化应用需求，开展执行各类任务。
按上述方案，所述决策评估单元中进行决策评估时，结合本艇信息设备资源状态进行任务执行条件判定与任务执行需求分析，若条件和需求不满足，转入任务规划单元进行任务重规划，然后评估各任务方案效能，生成最优的全艇各系统协调任务计划表作为本艇任务计划表。
本发明产生的有益效果是：
本发明提供了一种面向任务的无人艇自主控制决策系统架构，该架构是一种开放式集成系统架构，实现全艇信息、资源与任务执行能力的一体化集成，优化了面向任务时，无人艇各类信息资源的调度模式及任务执行流程。架构内各个模块均具备较强的兼容性和扩展性，利于无人艇总体性能的提升。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种面向任务的无人艇自主控制决策系统架构，包括：
无人艇自主控制决策调度模块和全艇信息设备模块；
所述无人艇自主控制决策调度模块包括组织层、决策调度层和执行层；
所述组织层包括指挥单元和任务规划单元；
所述指挥单元分为本地指挥单元和外部指挥单元，其中，本地指挥单元用于接收本艇的岸端指挥员或本艇任务监测单元的任务执行指令下发，外部指挥单元用于接收外部无人系统或外部有人指挥系统对本艇的任务指令下发；
所述任务规划单元，用于对下发的任务指令进行任务分解，形成初步的可执行任务计划表；
所述决策调度层包括态势融合生成单元和决策评估单元；
所述态势融合生成单元，用于根据无人艇上的感知系统进行态势感知，形成态势矩阵，利用危险度模型进行任务危险度评估与预测，然后通过态势融合之后形成综合态势图；
所述决策评估单元，用于根据综合态势图和本艇资源对组织层的可执行任务计划表进行决策评估，生成本艇任务计划表；
所述执行层包括计划执行单元，所述计划执行单元，用于根据生成的本艇任务计划表，向服务中间件进行服务请求，服务中间件根据服务请求对本艇进行资源调度从而执行任务指令，同时服务中间件将任务执行结果反馈给请求服务的应用或设备，根据反馈结果更新服务请求信息，实现对无人艇的运动及任务载荷反馈控制，直至最终完成任务；
所述全艇信息设备单元，用于无人艇各类信息资源的管理与优化组配，对全艇计算、存储、网络资源进行统一调度与管理服务；
所述全艇信息设备单元将全艇信息划分为资源层、服务层和应用层，其中，资源层基于网络设备和串口总线在内的信息传输设备，将传感器设备、任务负载设备、基础保障设备进行信息互连，为任务执行提供基础资源支撑；服务层在各类硬件资源、基础软件资源和数据库基础上，分别构建共性服务区和专用功能服务区，共性服务区主要包括资源调度、信息传输、接口服务、信息处理、软件集成、数据采集、数据存储、数据备份、安全防护、状态监测、智能诊断、通信、导航等服务，为功能软件运行提供支撑；专业功能服务区为各类无人艇任务执行提供所需功能，如态势融合、动态感知与跟踪、任务规划、航行控制等。应用层依托下层模块化资源的支持，适应无人艇多样化应用需求，开展执行各类任务。
本架构分为指挥单元、任务规划单元、态势融合生成单元、决策评估单元、计划执行单元、全艇信息设备单元。
其工作流程为：当上级指挥员下达某一复杂任务后或任务监测单元根据实时态势图激活任务后，任务规划单元进行任务管理，并根据典型任务进行任务分解，形成初步的可执行任务计划表。然后依靠无人艇上的感知系统进行态势感知，形成态势矩阵，利用危险度模型进行任务危险度评估与预测。接着通过态势融合之后形成综合态势图，根据综合态势图进行决策评估，结合本艇资源状态进行任务执行条件判定与任务重规划，评估任务方案效能，生成最优全艇各系统协调任务计划表并进行服务请求和本艇资源调度。最后根据生成的最优任务计划表，向服务中间件进行服务请求。服务中间件上已注册了各类服务，根据服务请求对本艇进行资源调度从而执行任务指令。同时服务中间件将任务执行结果反馈给请求服务的应用或设备，根据反馈结果更新服务请求信息，实现对无人艇的运动及任务载荷反馈控制，直至最终完成任务。从而实现全艇基于任务的自主决策、调度综合协同控制。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (2)
1.一种面向任务的无人艇自主控制决策系统架构，其特征在于，包括：
无人艇自主控制决策调度模块和全艇信息设备模块；
所述无人艇自主控制决策调度模块包括组织层、决策调度层和执行层；
所述组织层包括指挥单元和任务规划单元；
所述指挥单元分为本地指挥单元和外部指挥单元，其中，本地指挥单元用于接收本艇的岸端指挥员或本艇任务监测单元的任务执行指令下发，外部指挥单元用于接收外部无人系统或外部有人指挥系统对本艇的任务指令下发；
所述任务规划单元，用于对下发的任务指令进行任务分解，形成初步的可执行任务计划表；
所述决策调度层包括态势融合生成单元和决策评估单元；
所述态势融合生成单元，用于根据无人艇上的感知系统进行态势感知，形成态势矩阵，利用危险度模型进行任务危险度评估与预测，然后通过态势融合之后形成综合态势图；
所述决策评估单元，用于根据综合态势图和本艇资源对组织层的可执行任务计划表进行决策评估，生成本艇任务计划表；
所述执行层包括计划执行单元，所述计划执行单元，用于根据生成的本艇任务计划表，向服务中间件进行服务请求，服务中间件根据服务请求对本艇进行资源调度从而执行任务指令，同时服务中间件将任务执行结果反馈给请求服务的应用或设备，根据反馈结果更新服务请求信息，实现对无人艇的运动及任务载荷反馈控制，直至最终完成任务；
所述全艇信息设备模块包括全艇信息设备单元，所述全艇信息设备单元，用于无人艇各类信息资源的管理与优化组配，对全艇计算、存储、网络资源进行统一调度与管理服务；
所述全艇信息设备单元将全艇信息划分为资源层、服务层和应用层，其中，资源层基于网络设备和串口总线在内的信息传输设备，将传感器设备、任务负载设备、基础保障设备进行信息互连，为任务执行提供基础资源支撑；服务层在各类硬件资源、基础软件资源和数据库基础上，为功能软件运行和各类无人艇任务执行提供支撑；应用层依托下层资源层、服务层的模块化资源的支持，适应无人艇多样化应用需求，开展执行各类任务。
2.根据权利要求1所述的面向任务的无人艇自主控制决策系统架构，其特征在于，所述决策评估单元中进行决策评估时，结合本艇信息设备资源状态进行任务执行条件判定与任务执行需求分析，若条件和需求不满足，转入任务规划单元进行任务重规划，然后评估各任务方案效能，生成最优的全艇各系统协调任务计划表作为本艇任务计划表。
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