CN115291595B - 自主式多数据源的智能信息处理系统及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种自主式多数据源的智能信息处理系统，其特征在于，包括，具有指令解析模块和指令评估模块的信号处理单元；具有第二指令输入端和多个指令输出支路的信号分配单元；具有驱动组件、第三指令输入端和驱动输出端的多个驱动单元；其中，所述指令评估模块具有：作为信号处理单元信号输入接口的信号输入端，和，评估策略控制下的信号输出端，和，可用于对输入信号进行分类评估的评估策略；确保了指令/信号在选择接入方面做到了快速接入，并且在不影响控制指令执行及接入信道稳定性的前提下充分利用有限的终端计算资源进行备用信道准备，以及备用信道的动态持续管理实现了备用信道随时可替补接入。
Description
技术领域
本发明属于复杂环境下传输的多路冗余信号接入控制技术领域，涉及多数据源的智能信息处理技术，具体涉及一种自主式多数据源的智能信息处理方法、系统及电子设备。
背景技术
运动控制在无人驾驶、无人机、自动驾驶等各领域应用广泛且需求日渐增强。涉及运动控制的技术几乎均涉及无线控制指令和/或业务数据传输问题。在运动控制应用方面，无线控制指令传输面临控制对象快速运动变换、传输信道快速变化等问题，指令及业务数据尤其是控制指令传达的稳定性、有效性成为关键环节之一。
现有技术在提高指令的有效传达性方面做了努力，包括如配置多种通信传输方式，构建多个不同种类的信道以传输同样的指令，以确保任意指令有效传达都可实现有效控制。但是，对于指令/数据接收设备而言，面对同样内容的多路冗余信号，信号的选择是新增的计算成本，增加了信号到执行的传输时间(信号延迟)，频繁的更换选择信号也将带来计算资源的过度消耗，进而影响系统的均衡性能。
发明内容
根据本发明的构思设计了一种自主式的面向多数据源的智能信息处理方法，并延伸包括主要呈现所述方法的计算机系统，以及具备执行所述方法功能的电子设备，具体采用的技术方案之一是：
一种自主式多数据源的智能信息处理系统，其特征在于，包括，
具有指令解析模块和指令评估模块的信号处理单元；
具有第二指令输入端和多个指令输出支路的信号分配单元；
具有驱动组件、第三指令输入端和驱动输出端的多个驱动单元；
其中，所述指令评估模块具有：
作为信号处理单元信号输入接口的信号输入端，和，
评估策略控制下的信号输出端，和，
可用于对输入信号进行分类评估的评估策略；
其中，所述指令解析模块具有：
第一指令输入端，与信号输出端相连接，可用于获取发送自信号输出端的指令信号，和，
解析指令输出端，与第二指令输入端相连接，用于向信号分配单元输入可用于控制目标对象的指令信号；
解析程序，用于对调制后适应于通信传输指令数据解析，获取与控制目标对象相对应的控制指令信号；
其中，信号分配单元具有信号分配策略，用于将来自第二指令输入端的信号分组匹配到相应的指令输出端，各指令输出端分别与一驱动单元的第三指令输入端相连接；
其中，驱动单元用于将控制指令转化为驱动信号输出至目标对象。
一种可选的方案：
所述指令评估模块具有第一评估策略，所述第一评估策略包括，
步骤S1：监测信号输入端，接收信号输入端的输入信号内容，以及记录信号的头信息到达时刻ti，i为系统的第i个数据源；
步骤S2：比较各数据源的信号的到达时刻ti，并，
按信号到达顺序依次校验信号第一时间段Δti内的信号完整性，其中，
校验信号的完整性包括，判断所计算的信号完整性是否满足预置要求，
且，当信号完整性满足预置要求时，停止校验并进入下一步骤；
步骤S3：转发第一个信号完整性满足预置要求的信号至信号输出端。
一种可选的方案：
所述第一评估策略包括，Δti的计算方式如下：
Δti＝a*(ΔT-δti-δmi)；
其中，ΔT为系统预置的有信号延迟允许值，表示信号从发送起至到达目标对象的时间差；
其中，δti为各信号根据信号类型在到达信号输出端后的传输时长确定；
其中，δmi为信号中记载的发送时刻和ti之间的时间差；
其中，a为比例系数。
一种可选的方案：
a的取值不小于0.2，不大于0.6。
一种可选的方案：
第一评估策略包括，
具有备用信道管理组件程序的备用信道管理组件，包括如下步骤：
步骤P1，监测步骤S3执行状态，且，
步骤S3执行完毕后，启动备用信道管理组件程序；
步骤P2，执行备用信道管理组件程序，监测处理器占用比例，且，
占用比例不高于预置值N0时，
按信号到达顺序依次校验步骤S3所转发信号的后序非备用信道第一时间段Δti内的信号完整性，其中，
校验信号的完整性包括，判断所计算的信号完整性是否满足预置要求，且，
当信号完整性满足预置要求时，标记该信号所在信道为备用信道；且，
占用比例高于预置值N0时，暂停执行校验计算。
一种可选的方案：
N0的取值不小于40％，不大于70％。
一种可选的方案：
具有定时器Mi的备信释放单元；
其中，定时器Mi具有设定的释放时间阈值ΔM，且，
一信道i被标记为备用信道时，所述定时器Mi启动计时，并在计时ΔM后，生成用于使第一评估策略运行步骤P2信号，以对信道i进行校验，且依据步骤P2的校验结果进行标注。
一种可选的方案：
ΔM的取值不小于5s，不大于30s。
一种可选的方案：
备用信道数量不小于2时：
ΔM的取值不小于20s，不大于30s。
自主式多数据源的智能信息处理电子设备，其特征在于，具有，
权利要求1-9之任一项权利要求所述的自主式多数据源的智能信息处理系统。
本申请的有益效果在于，提供的自主式多数据源的智能信息处理系统，给出了一种多类型数据源冗余通信、多信道稳定性保证的解决方案。该方案确保了指令/信号在选择接入方面做到了快速接入，并且在不影响控制指令执行及接入信道稳定性的前提下充分利用有限的终端计算资源进行备用信道准备，以及备用信道的动态持续管理实现了备用信道随时可替补接入。确保了信道构建的信号延时控制方案，确保了信号的整体延时满足目标水平。
附图说明
图1为信号分配单元示意图；
图2为信号分配单元与驱动单元连接示意图；
图3为信号处理单元示意图；
图4为第一评估策略的方法流程图；
图5为备用信道管理组件程序的方法流程图。
具体实施方式
处于便于理解本发明所倡议构思的目的，提供如下依据本发明构思而设计的具体实施方案。应该理解，以下方案中为阐明发明构思而设计、列举的各具体结构、技术并非本申请的保护本意，不应解释为对本发明保护范围的限制。
实施例1：
参照图1-图3，一种自主式多数据源的智能信息处理系统，包括，
具有指令解析模块和指令评估模块的信号处理单元；
具有第二指令输入端和多个指令输出支路的信号分配单元；
具有驱动组件、第三指令输入端和驱动输出端的多个驱动单元；
其中，所述指令评估模块具有：
作为信号处理单元信号输入接口的信号输入端，和，
评估策略控制下的信号输出端，和，
可用于对输入信号进行分类评估的评估策略；
其中，所述指令解析模块具有：
第一指令输入端，与信号输出端相连接，可用于获取发送自信号输出端的指令信号，和，
解析指令输出端，与第二指令输入端相连接，用于向信号分配单元输入可用于控制目标对象的指令信号；
解析程序，用于对调制后适应于通信传输指令数据解析，获取与控制目标对象相对应的控制指令信号；
其中，信号分配单元具有信号分配策略，用于将来自第二指令输入端的信号分组匹配到相应的指令输出端，各指令输出端分别与一驱动单元的第三指令输入端相连接；
其中，驱动单元用于将控制指令转化为驱动信号输出至目标对象。
以上方案整体上反应了本申请的发明基础构思。设置指令评估模块，对信号指令的质量进行管理。且，该设计在系统层面为后续评估策略的优化更新产生了便于介入的优势。使用于控制的指令是经设置的评估策略评估达标后的有效高质量指令。提供的信号分配单元以解析后的指令为输入对象，并根据指令类型分类输出至各自对应的目标对象。以上系统结构的设计使功能性分类得到优化，为功能性的替换、修改、系统进化提供了较好的基础架构。应该理解，第一指令可接收多类信号的集成指令输入接口，并非单一的电连接端口。
实施例2：
参照图4，所述指令评估模块具有第一评估策略，所述第一评估策略包括，
步骤S1：监测信号输入端，接收信号输入端的输入信号内容，以及记录信号的头信息到达时刻ti，i为系统的第i个数据源；
步骤S2：比较各数据源的信号的到达时刻ti，并，
按信号到达顺序依次校验信号第一时间段Δti内的信号完整性，其中，
校验信号的完整性包括，判断所计算的信号完整性是否满足预置要求，
且，当信号完整性满足预置要求时，停止校验并进入下一步骤；
步骤S3：转发第一个信号完整性满足预置要求的信号至信号输出端。
以上是一种优选的评估策略，在筛选信号/指令的质量方案优于现有解决方案。具体的，以各信号i的到达时间ti作为首位排序依据，是系统能最快介入信号地评估，且在无人机地多信道冗余控制实践中发现，通常第一时间到达地信号所在地信道稳定性最强。
本实施例增加了信号地完整性验证，具体比如对信号的丢包率进行计算，或者对信号的连续性进行计算，并设定相应的阈值(即信号完整性的预置要求，本领域的技术人员能根据信号的种类合理确定该信号是否有效的阈值范围)。使得用极短的时间Δti进行信道传输稳定性评估。且，第一信道的构建是顺序单向的，非全类信道对比择优的方式，在运动控制方面，该策略更为合理。
实施例3：
所述第一评估策略包括，Δti的计算方式如下：
Δti＝a*(ΔT-δti-δmi)；
其中，ΔT为系统预置的有信号延迟允许值，表示信号从发送起至到达目标对象的时间差；
其中，δti为各信号根据信号类型在到达信号输出端后的传输时长确定；
其中，δmi为信号中记载的发送时刻和ti之间的时间差；
其中，a为比例系数。
在本实施例中，提供了一种Δti的限定方式。该方式下，信道的选择将不影响系统对信号延迟的要求。而通常，一个已经建立的信道出现中断的概率并不大，以ΔT作为总体限制条件本质上采用了小概率事件换取信号稳定性的方案，在二者之间找到了均衡。在信号/指令传输过程中，δmi是不确定对象，本方案通过对δmi进行计算提取，使得信号的延迟控制更加精准。δti在本实施例中采用了估算的方式，由于信号在传输中，δti基本实系统各单元之间的有线传输执行，对其进行估算可以降低精准计算的耗时及计算资源需求，是对系统的进一步优化。比例系数a的引入，对于系统的后期调整、或针对不同种类的信号(如无线电、声纳等不同种类的信号传输方式)进行调整，系统升级具有更强的适配性。
实施例4：
a的取值不小于0.2，不大于0.6。本实施例确定了比例系数a的选择范围。在测试中，本系统分别就超声波和无线电两类信道进行测试，分别将比例系数a设置为0.1-1之间，并以0.05递进修改，发现当比例系数a小于0.1时，超声波信道的数据校验容易出现校验时间不够，一个有效数据包可能校验不完成的问题；当比例系数a大于0.6后基本上属于无效校验。实际上比例系数a的取值大于0.6时，与取值0.5以内的校验结果相比基本无异。此外，将比例系数a限定在更小的范围内，有利于降低信号延迟，以及为系统非可预见故障预留处置时间。
实施例5：
参照图5，第一评估策略包括，
具有备用信道管理组件程序的备用信道管理组件，包括如下步骤：
步骤P1，监测步骤S3执行状态，且，
步骤S3执行完毕后，启动备用信道管理组件程序；
步骤P2，执行备用信道管理组件程序，监测处理器占用比例/占用率，且，
占用比例不高于预置值N0时，
按信号到达顺序依次校验步骤S3所转发信号的后序非备用信道第一时间段Δti内的信号完整性，其中，
校验信号的完整性包括，判断所计算的信号完整性是否满足预置要求，且，
当信号完整性满足预置要求时，标记该信号所在信道为备用信道；且，
占用比例高于预置值N0时，暂停执行校验计算。
在上述实施例中，预置值N0的结构化设计使得可以在面对不同的计算硬件系统以及处理不用的信号时进行现场配置，或者为后期系统固件的升级提供接口，使系统不易因技术迭代或适用场景的变化而面临淘汰。并且，采用以处理器占用率作为是否进行备用信道准备的依据，解决了一般备用信道准备模式对计算资源的挤占问题。尤其在进行运动控制指令传输计算，特别是空中飞行运动控制的高实时性要求计算场景中，本实施例的方案是确保主控指令安全的前提下进行备用信道准备的关键解决方案。
实施例6：
一种可选的方案：
N0的取值不小于40％，不大于70％。
本实施例提供了一种预置值N0的优选解决方案，在该优选方案下：预留的至少30％，并可多达60％的计算资源为控制指令的接收、解码、驱动控制等计算提供了较为充分的专用计算资源。并将闲置计算资源用于备用信道的计算准备，为信道传输故障、意外带来的风险进行了提前准备。
实施例7：
一种可选的方案：
具有定时器Mi的备信释放单元(即备用信道的释放控制单元)；
其中，定时器Mi具有设定的释放时间阈值ΔM，且，
一信道i被标记为备用信道时，所述定时器Mi启动计时，并在计时ΔM后，生成用于使第一评估策略运行步骤P2信号，以对信道i进行校验，且依据步骤P2的校验结果进行标注。
在本实施例中，根据备用信道的可设置数量设置了相应数量或者更多数量的定时器，且适用信道的代码i作为区别标记，记为Mi。给出的定时器启动及备用信道释放控制解决方案使系统的备用信道始终处于有效、即时可用的状态，确保了在紧急状态下对当前信道的有效且高效替代。也是充分利用系统的计算资源实现控制稳定性及效率的最大化的有效解决方案。
实施例8：
一种可选的方案：
ΔM的取值不小于5s，不大于30s。
本实施例提供了备用信道释放控制的周期，在本周期下，信道的有效性能确保，可轻松应对相对复杂的信道传输环境(如城市低空或山区无人机中低速飞行控制场景)。同时在系统计算资源的占用方面控制在了5％以内，为系统的安全控制及业务传输预留了足够的资源空间。
实施例9：
一种可选的方案：
备用信道数量不小于2时：
ΔM的取值不小于20s，不大于30s。
本实施例方案是在实施例8基础上的进一步特例，通过设置多个备用信道，并降低备用信道的释放监测频率，实现了对系统运算资源的进一步占用率优化。可提升系统的业务性能。
实施例10：
自主式多数据源的智能信息处理电子设备，具有上述的自主式多数据源的智能信息处理系统。
可以看出，在上述实施例中也明确的展示了多种对多数据源冗余控制进行信号选用/取用的方法。所述方法可被理解为是本申请对其进行的公开，以及属于本申请的外延保护范围。
在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“坚直”、“水平”、“中心”、“顶”、“底”、“顶部”、“底部”、“内”、“外”、“内侧”、“外侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了使于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。其中，“里侧”是指内部或围起来的区域或空间。“外围”是指某特定部件或特定区域的周围的区域。
在本发明的实施例的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用以描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“组装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的实施例的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，“-”和“～”表示的是两个数值之同的范围，并且该范围包括端点。例如:“A-B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。“A～B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。
在本发明的实施例的描述中，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种自主式多数据源的智能信息处理系统，其特征在于，包括，
具有指令解析模块和指令评估模块的信号处理单元；
具有第二指令输入端和多个指令输出支路的信号分配单元；
具有驱动组件、第三指令输入端和驱动输出端的多个驱动单元；
其中，所述指令评估模块具有：
作为信号处理单元信号输入接口的信号输入端，和，
评估策略控制下的信号输出端，和，
可用于对输入信号进行分类评估的评估策略；
其中，所述指令解析模块具有：
第一指令输入端，与信号输出端相连接，可用于获取发送自信号输出端的指令信号，和，
解析指令输出端，与第二指令输入端相连接，用于向信号分配单元输入可用于控制目标对象的指令信号；
解析程序，用于对调制后适应于通信传输指令数据解析，获取与控制目标对象相对应的控制指令信号；
其中，信号分配单元具有信号分配策略，用于将来自第二指令输入端的信号分组匹配到相应的指令输出端，各指令输出端分别与一驱动单元的第三指令输入端相连接；
其中，驱动单元用于将控制指令转化为驱动信号输出至目标对象；
其中，所述指令评估模块具有第一评估策略，所述第一评估策略包括，
步骤S1：监测信号输入端，接收信号输入端的输入信号内容，以及记录信号的头信息到达时刻ti，i为系统的第i个数据源；
步骤S2：比较各数据源的信号的到达时刻ti，并，
按信号到达顺序依次校验信号第一时间段Δti内的信号完整性，其中，
校验信号的完整性包括，判断所计算的信号完整性是否满足预置要求，
且，当信号完整性满足预置要求时，停止校验并进入下一步骤；
步骤S3：转发第一个信号完整性满足预置要求的信号至信号输出端。
2.根据权利要求1所述的自主式多数据源的智能信息处理系统，其特征在于，
所述第一评估策略包括，Δti的计算方式如下：
Δti＝a*(ΔT-δti-δmi)；
其中，ΔT为系统预置的有信号延迟允许值，表示信号从发送起至到达目标对象的时间差；
其中，δti为各信号根据信号类型在到达信号输出端后的传输时长确定；
其中，δmi为信号中记载的发送时刻和ti之间的时间差；
其中，a为比例系数。
3.根据权利要求2所述的，自主式多数据源的智能信息处理系统，其特征在于，
a的取值不小于0.2，不大于0.6。
4.根据权利要求1-3之任一项权利要求所述的自主式多数据源的智能信息处理系统，其特征在于，
第一评估策略包括，
具有备用信道管理组件程序的备用信道管理组件，包括如下步骤：
步骤P1，监测步骤S3执行状态，且，
步骤S3执行完毕后，启动备用信道管理组件程序；
步骤P2，执行备用信道管理组件程序，监测处理器占用比例，且，
占用比例不高于预置值N0时，
按信号到达顺序依次校验步骤S3所转发信号的后序非备用信道第一时间段Δti内的信号完整性，其中，
校验信号的完整性包括，判断所计算的信号完整性是否满足预置要求，且，
当信号完整性满足预置要求时，标记该信号所在信道为备用信道；且，
占用比例高于预置值N0时，暂停执行校验计算。
5.根据权利要求4所述的自主式多数据源的智能信息处理系统，其特征在于，
N0的取值不小于40％，不大于70％。
6.根据权利要求5所述的自主式多数据源的智能信息处理系统，其特征在于，包括，
具有定时器Mi的备信释放单元；
其中，定时器Mi具有设定的释放时间阈值ΔM，且，
一信道i被标记为备用信道时，所述定时器Mi启动计时，并在计时ΔM后，生成用于使第一评估策略运行步骤P2信号，以对信道i进行校验，且依据步骤P2的校验结果进行标注。
7.根据权利要求6所述的自主式多数据源的智能信息处理系统，其特征在于，
ΔM的取值不小于5s，不大于30s。
8.根据权利要求7所述的自主式多数据源的智能信息处理系统，其特征在于，
备用信道数量不小于2时：
ΔM的取值不小于20s，不大于30s。
9.自主式多数据源的智能信息处理电子设备，其特征在于，具有，
权利要求1-8之任一项权利要求所述的自主式多数据源的智能信息处理系统。
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