CN117170877A - 无人机虚拟化任务管理装置与方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种无人机虚拟化任务管理装置与方法，该装置包括：计算单元、接口交换单元与底板；计算单元通过底板连接于接口交换单元；计算单元包括虚拟处理系统、数据通信模块和至少两个计算模块；其中，计算模块包括内存和处理器；虚拟处理系统连接于各处理器，用于存储操作系统和虚拟客户端；接口交换单元分别连接于计算单元与设备，用于设备及计算单元间数据模式的转换及处理。解决了现有技术中任务管理计算机无法同时处理多项任务、不能应对多种设备更改的问题，实现了多任务的并行处理，提高了物理资源的利用率，摒弃了堆砌物理资源的发展思路。

Description

无人机虚拟化任务管理装置与方法

技术领域

本申请涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机虚拟化任务管理装置与方法。

背景技术

无人机集群指由一定数量的无人机、无人系统/装备、控制系统及人机界面组成的智能联合系统。无人机集群能够利用信息交互与反馈、激励与响应，实现相互行为协同与动态环境适应。无人机集群还能够挂载电子设备及载荷共同完成特定任务。

无人机平台的发展方向是集群化，智能化，通用化。现有的无人机平台挂载的电子设备及载荷是固定的，即电子设备及载荷在无人机平台设计之前就已经确定，若有改动则需重新设计无人机平台。通用化的无人机平台要求适用于多种电子设备及载荷，即飞行平台可以根据任务需要挂载不同的电子设备及载荷。但多种电子设备及载荷的任务管理十分复杂，对任务管理计算机的计算性能要求较高。为了完成诸如动态路径规划、动态任务目标分配等任务，任务管理计算机的物理资源必须满足所有任务的“最高”计算需求，导致任务管理计算机不断堆砌物理资源，成本急剧上升，且计算资源得不到有效利用。不仅如此，无人机平台智能化，集群化带来目标分配、航线规划、任务处理等地面或人工处理的任务均由无人机平台自身处理，这对任务管理计算机的算力支持与计算实时性提出了更高的要求。而目前的无人机所采用的任务管理计算机无法满足上述需求。

发明内容

本申请实施例通过提供一种无人机虚拟化任务管理装置，解决了现有技术中任务管理计算机数据处理时间较长，难以满足任务管理计算机的需求的问题，实现了缩短数据处理时间。

第一方面，本申请实施例提供了一种无人机虚拟化任务管理装置，包括计算单元、接口交换单元与底板；所述计算单元通过所述底板连接于所述接口交换单元；所述计算单元包括虚拟处理系统、数据通信模块和至少两个计算模块；其中，所述计算模块包括内存和处理器；所述虚拟处理系统连接于各所述处理器，用于存储操作系统和虚拟客户端；所述接口交换单元分别连接于所述计算单元与设备，用于所述设备及所述计算单元间数据模式的转换及处理。

结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述接口交换单元包括交换模块、数据处理模块和多个光口；所述光口用于与所述设备和/或所述虚拟处理系统相连；所述数据处理模块用于对所接收的所述光口及所述交换模块的数据进行数据模式的转换及处理；所述交换模块与所述计算单元连接，用于与所述计算单元进行数据交换。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述接口交换单元还包括第一配置模块和/或控制模块；所述第一配置模块与所述数据处理模块相连，用于基于所述光口所连接的所述设备和/或所述虚拟处理系统的指令配置所述数据处理模块；所述控制模块与所述数据处理模块相连，用于对所述数据处理模块进行流控。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述计算单元还包括数据通信模块和第二配置模块；所述数据通信模块通过所述底板与所述交换模块连接，用于所述处理器与所述交换模块间的数据通信；所述第二配置模块用于所述数据通信模块的逻辑配置。

结合第一方面，在第四种可能的实现方式中，所述虚拟处理系统包括所述操作系统和所述虚拟客户端；所述操作系统中设有任务管理模块和虚拟管理模块；所述任务管理模块与所述虚拟管理模块交互，用于发送任务指令至所述虚拟管理模块并接收反馈结果；所述虚拟管理模块与所述虚拟客户端相连，用于基于所述任务指令确定输出至所述虚拟客户端的管理指令；其中，所述管理指令包括设备虚拟应用子模块及相应的计算资源。

结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述虚拟客户端包括虚拟调度模块、设备虚拟应用模块和虚拟处理器；所述虚拟调度模块分别与所述设备虚拟应用模块和所述虚拟处理器相连，用于基于所述管理指令在所述设备虚拟应用模块中调用相应的所述设备虚拟应用子模块，以及在所述虚拟处理器中调用为所述设备虚拟应用子模块分配的一个或多个作为所述计算资源的所述虚拟处理器；其中，所述虚拟处理器与所述计算单元为多对一关系。

结合第一方面的第五种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述管理指令还包括设备虚拟应用子模块之间的数据调用关系；所述设备虚拟应用子模块分配的所述虚拟处理器间依据所述数据调用关系建立通信以及数据交换。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，还包括存储单元；所述存储单元通过所述底板连接于所述交换模块；所述存储单元包括存储主控和存储介质；所述存储主控被配置为接收所述交换模块发送的数据，并基于所述交换模块的请求向其发送指定数据；所述存储介质与所述存储主控相连，配置为基于所述存储主控的指令存储或输出数据。

第二方面，本申请实施例提供了一种无人机虚拟化任务管理方法，包括：接口交换单元连接所需设备；所述接口交换单元对所述设备的数据进行转化并处理后传输至数据通信模块；虚拟处理系统中的任务管理程序依据任务策略发出任务指令；所述虚拟处理系统中的虚拟管理模块接收所述任务指令，并基于所述任务指令确定输出至所述虚拟处理系统中虚拟客户端的管理指令；所述虚拟客户端响应于所述管理指令调用相应的设备虚拟应用子模块并分配相应的虚拟处理器；虚拟计算机调用相应计算单元，接收所述数据通信模块的数据，依据所述虚拟客户端的所述管理指令进行处理，并将处理结果发送至所述数据通信模块；所述数据通信模块将数据发送至所述接口交换单元，由所述接口交换单元发送至所述设备和/或存储单元。

第三方面，本申请实施例提供了一种无人机虚拟化任务管理方法的应用，包括：为无人机集群构建虚拟管理平台，并将所述虚拟管理平台中处理器的核虚拟为多个虚拟处理器；所述无人机集群中的无人机通过第一虚拟处理器规划任务航路，并将所述任务航路通告其他无人机；其中，所述无人机集群任一无人机均可获得其他无人机的所述任务航路；迭代执行评估步骤，直至所述任务航路均满足任务需求；所述评估步骤，包括：通过第二虚拟处理器判断所述任务航路是否满足任务需求；若所述任务航路无法满足任务需求，则重新规划新任务航路并向其他无人机发送所述新任务航路；将所述新任务航路作为所述任务航路并执行所述评估步骤；若所述任务航路满足任务需求，则执行跟踪步骤；所述跟踪步骤，包括：目标无人机获取所述任务航路的图像信息，通过图像虚拟处理器分析所述图像信息中的目标信息，并确认目标；目标无人机锁定目标，修改所述任务航路，并将修改后的第二任务航路通告其他无人机；其他无人机迭代执行所述评估步骤直至所有所述任务航路满足所述任务需求；迭代将其他无人机作为所述目标无人机直至完成所有目标的锁定跟踪。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例通过采用计算单元，实现了同时运行多个重要应用，减少数据处理时间；通过虚拟处理系统存储设备所需的应用与虚拟化客户端，能够节约更换电子设备及载荷后的配置流程；通过运行多个虚拟处理器，能够有效利用物理资源；通过处理器虚拟化，可以有效隔离设备与计算资源，无需堆砌计算资源，且设备之间通过虚拟化的隔离特性避免了冲突及影响，提高了计算资源的利用率。有效解决了现有的任务管理计算机无法同时处理多项任务、不能应对多种设备更改的问题。实现了多任务的并行处理，提高了物理资源的利用率，摒弃了堆砌堆物理资源的发展思路，能够满足无人机集群操作的集群化、智能化需求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请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为本申请实施例提供的无人机虚拟化任务管理装置的原理框图；

图2为本申请实施例提供的计算单元的原理框图；

图3为本申请实施例提供的无人机虚拟化任务管理装置的结构框图；

图4为本申请实施例提供的接口交换单元的原理框图；

图5为本申请实施例提供的无人机虚拟化任务管理方法的流程图；

图6为本申请实施例提供的无人机虚拟化任务管理方法的应用的流程图；

图7为本申请实施例提供的无人机虚拟化任务管理装置的系统框图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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。

在本申请中，设备包括安装在无人机上的电子装备与无人机携带的载荷。电子装备，用于执行飞行任务。例如：飞行控制计算机，任务管理计算机，大气计算机，配电管理模块等。载荷指无人机为完成实际任务而携带的装备，例如SAR（Synthetic Aperture Radar，合成孔径雷达）雷达，光电吊舱等。在通常情况下，无人机既需要安装电子装备又需要挂载载荷。

以下对本申请实施例涉及的部分技术做出说明，以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本申请的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了部分对公知功能和结构的描述。

图1是本申请实施例提供的无人机虚拟化任务管理装置的原理框图，如图所示，无人机虚拟化任务管理装置包括计算单元、接口交换单元、存储单元与底板，并且计算单元与存储单元均通过底板连接于接口交换单元。示例性地，在本申请实施例中，计算单元与存储单元使用SRIO（Serial RapidIO，一种高速串行总线协议）总线通过底板连接于接口交换单元。底板用于保障电能输送及各个模块之间的数据流通。

在本申请的一种实施例中，如图3所示，无人机虚拟化任务管理装置除了存储单元，计算单元与接口交换单元之外，还可以包括预留单元与电源模块。此外，还可以设置多个计算单元。电源模块用于从底板接收电能，并将电能转换为各单元所需的电源。具体地，电源模块用于接收无人机28V的电能，并将其转换为12V和/或5V的电源供各个单元使用。

如图1及图2所示，计算单元包括虚拟处理系统、处理器与内存。虚拟处理系统连接于处理器，用于存储操作系统、设备所需的应用以及设备的虚拟客户端。处理器与内存相关联构成计算模块，且每个计算单元上至少配置两个计算模块。

具体地，图2中的FLASH1（一种存储芯片）即本申请实施例中的虚拟处理系统，处理器即本申请实施例中计算模块的处理器，内存即本申请实施例中计算模块的内存。示例性地，图2中包含多组由处理器与内存构成的计算模块。在本申请的一种实施例中处理器示例性地使用X86处理器，本领域技术人员亦可将其替换为PowerPC（Performanc OptimizationWith Enhanced RISC–Performance Computing，一种精简指令集架构的中央处理器）、MIPS（Microprocessor without Interlocked Piped Stages，无内部流水线互锁的微处理器）等高性能处理器。

虚拟处理系统连接于处理器，用于存储操作系统、电子设备及载荷所需的应用以及电子设备及载荷的虚拟客户端。若设备发生改变时，可以根据当前的设备启动相应的虚拟客户端或应用。若设备有较大的更改时，仅需升级虚拟处理系统内的相应虚拟客户端即可完成配置，无需更改硬件实体。

如图7所示，在本申请实施例中，虚拟处理系统包括操作系统和虚拟客户端。操作系统中设有任务管理模块和虚拟管理模块。任务管理模块与虚拟管理模块交互，用于发送任务指令至虚拟管理模块并接收反馈结果。虚拟管理模块与虚拟客户端相连，用于基于任务指令确定输出至虚拟客户端的管理指令。其中，管理指令包括设备虚拟应用子模块及相应的计算资源。

虚拟客户端包括虚拟调度模块、设备虚拟应用模块和虚拟处理器。虚拟调度模块分别与设备虚拟应用模块和虚拟处理器相连，用于基于管理指令在设备虚拟应用模块中调用相应的设备虚拟应用子模块，以及在虚拟处理器中调用为设备虚拟应用子模块分配的一个或多个作为计算资源的虚拟处理器。其中，虚拟处理器与计算单元为多对一关系。

管理指令还包括设备虚拟应用子模块之间的数据调用关系。设备虚拟应用子模块分配的虚拟处理器间依据数据调用关系建立通信以及数据交换。

参照图1或图2，计算单元还包括数据通信模块，数据通信模块对应图2中的第一FPGA（Field-Programmable Gate Array，一种可编程逻辑设备）。第一FPGA与处理器连接并进行数据交换。第一FPGA通过底板与接口交换单元连接。示例性地，处理器通过PCIE（Peripheral Component Interconnect Express，一种高速串行计算机扩展总线标准）总线连接于第一FPGA，第一FPGA使用SRIO总线通过底板连接于交换模块。本领域技术人员亦可以根据实际情况将上述PCIE总线更换为SRIO、TDM（TimeDivisionMultiplex，时分多路复用）、10GBASE-T（一种使用铜缆双绞线连接的以太网规范）等高速总线。

继续参照图1或图2，计算单元还包括第二配置模块，对应图2中的第二FLASH。第二FLASH与第一FPGA连接，用于存储第一FPGA的运行代码，并在启动时将运行代码加载至第一FPGA。

如图1与图4所示，接口交换单元包括交换模块、数据处理模块和多个光口。具体地，数据处理模块对应图4中的第二FPGA。交换模块与计算单元连接，用于保障交换模块与计算单元，以及与存储单元之间的数据交换。

如图4所示，在本申请实施例中，光口用于接收设备的数据，并将处理后的数据发送至相应设备。在本申请的一种实施例中，设备的接口的物理形式均为光口，其接口协议无需更改，第二FPGA可对相应协议进行解析，统一为同一协议形式用于虚拟化任务管理装置内部通信。即使第二FPGA内无当前设备的接口协议，也仅需升级接口FLASH内的代码，而无需更新硬件资源。

在本申请实施例中，第二FPGA还可以用于接收GNSS（Global NavigationSatellite System，全球导航卫星系统）发送的PP1S（Pulse Per Second，每秒脉冲），并通过光口的数据所附的时间戳完成各个设备之间的时间同步，实现IEEE1588（网络精密时钟同步协议）时钟同步功能。

如图1及图4所示，接口交换单元还包括第一配置模块和/或控制模块。在本申请实施例中，第一配置模块与数据处理模块相连，用于基于光口所连接的设备和/或虚拟处理系统的指令配置数据处理模块。

控制模块与数据处理模块相连，用于对数据处理模块进行流控。具体地，第一配置模块对应图4中的接口FLASH，控制模块对应图4中的CPU（Central Processing Unit，中央处理器）。CPU与第二FPGA连接，用于对第二FPGA进行流控。第二FPGA连接于交换模块，用于将经光口接收的数据进行模式转换处理后发送至交换模块。接口FLASH用于存储第二FPGA的运行代码，并在启动时将运行代码加载至第二FPGA。

在本申请实施例中，通过设置第一配置模块，可以在光口所连接的设备发生变更或增减时，只需要通过第一配置模块对数据处理模块进行相应的配置即可适配设备端的各种变化，增强了对所连接设备的适配性。

第一配置模块也可基于虚拟处理系统的指令对数据处理模块进行配置，在虚拟处理系统基于接收到的任务进行所需设备及各设备对应的计算资源分析后，所需设备的分析结果用于第一配置模块对数据处理模块的配置，提升了整套装置的自适应调节能力和智能化水平。

如图1所示，存储单元包括存储主控。存储单元通过底板连接于交换模块，并被配置为接收交换模块发送的数据，并基于交换模块的请求向其发送指定数据。在本申请实施例中，存储单元还设有存储介质。存储介质通过PCIE或SATA（Serial Advanced TechnologyAttachment，一种串行接口标准）总线与存储主控连接，被配置为基于存储主控的指令存储或输出数据。示例性地，存储介质可以为固态存储器或机械存储器。

图5是本申请实施例提供的无人机虚拟化任务管理方法的流程图，包括步骤501至步骤507。其中，图5仅为本申请实施例示出的一种执行顺序，并不代表无人机虚拟化任务管理方法的唯一执行顺序，在可实现最终结果的情况下，图1所示出的步骤可以被并列或颠倒执行。

步骤501：接口交换单元连接所需设备。在本申请实施例中，接口交换单元通过设置的光口与设备连接，并传输数据。

步骤502：接口交换单元对设备的数据进行转化并处理后传输至数据通信模块。在本申请实施例中，接口交换单元将从光口接收的设备的数据转换为计算单元能够识别和处理的数据后传输至数据通信模块。

步骤503：虚拟处理系统中的任务管理程序依据任务策略发出任务指令。具体地，虚拟处理系统中存在不同的虚拟客户端与程序。其中的任务管理程序根据制定的任务策略下发任务指令。

步骤504：虚拟处理系统中的虚拟管理模块接收任务指令，并基于任务指令确定输出至虚拟处理系统中虚拟客户端的管理指令。具体地，虚拟管理模块接收到任务指令后将其处理为虚拟处理系统中对应的虚拟客户端的管理指令。

步骤505：虚拟客户端响应于管理指令调用相应的设备虚拟应用子模块并分配相应的虚拟处理器。在本申请实施例中，虚拟客户端根据相应的管理指令调用对应的虚拟应用子模块。同时为虚拟应用子模块分配对应的虚拟处理器进行相应的数据处理。

步骤506：虚拟计算机调用相应计算单元，接收数据通信模块的数据，依据虚拟客户端的管理指令进行处理，并将处理结果发送至数据通信模块。具体地，虚拟计算机调用对应计算单元，并接受通过PCIE总线的数据通信模块的数据，并根据虚拟客户端的管理指令对接收的数据进行处理。将数据处理后的处理结果重新发送回数据通信模块。

步骤507：数据通信模块将数据发送至接口交换单元，由接口交换单元发送至设备和/或存储单元。在本申请实施例中，数据通信模块将接收的处理后的数据发送至接口交换单元。接口交换单元通过光口发送至对应设备，亦可同时存储在存储单元中。

图6是本申请实施例提供的无人机虚拟化任务管理方法的应用的流程图，包括步骤101至步骤610。其中，图6仅为本申请实施例示出的一种执行顺序，并不代表无人机虚拟化任务管理方法的应用的唯一执行顺序，在可实现最终结果的情况下，图1所示出的步骤可以被并列或颠倒执行。

步骤601：为无人机集群构建虚拟管理平台，并将虚拟管理平台中处理器的核虚拟为多个虚拟处理器。在本申请实施例中，还可以在上述无人机虚拟化任务管理装置上构建虚拟管理平台。

示例性地，如图7所示，采用Linux操作系统与采用KVM虚拟化技术，构建包括多个APP、QEMU（一种计算机仿真器和虚拟器）、KVM（系统虚拟化模块）内核的虚拟管理平台。

本领域技术人员应当意识到上述虚拟化技术仅为本申请的一个实施例，不作为对本申请保护范围的限制，本领域技术人员亦可将其替换为VMware ESXi、Microsoft Hyper-V等虚拟化技术。

其中，APP为虚拟客户端，每个设备对应一个虚拟客户端。虚拟客户端和QEMU及KVM内核进行数据传输及交互。同时，虚拟客户端拦截对计算单元的调用，并重定向至QEMU与KVM内核。

KVM内核负责CPU与内存虚拟化，能够创建VM（虚拟机），分配与管理内存、切换vCPU（虚拟处理器）执行模式等。

QEMU实现IO虚拟化与各设备模拟。示例性地，QEMU通过IOCTL（设备驱动程序中设备控制接口函数）系统调用与KVM内核交互。

在本申请实施例中，计算单元上有至少2个处理器，每个处理器有多个核，开启超线程技术后，每个核有2个线程。在虚拟环境中一个线程对应一个vCPU。在KVM中每一个VM就是一个用户空间的QEMU进程，分配给客户端的vCPU就是该进程派生的一个线程，由Linux内核动态调度到基于时分复用的处理器上运行。

不同线程之间通过共享变量的方法实现线程之间的通讯。共享变量存储在内存中，一个线程把更新过的共享变量刷新到内存中，另一个线程到内存中去读取之前已更新过的共享变量，完成两个线程之间的数据交换。

步骤602：无人机集群中的无人机通过第一虚拟处理器规划任务航路，并将任务航路通告其他无人机。其中，无人机集群中的任一无人机均可获得其他无人机的任务航路。在本申请实施例中，为无人机集群中的各无人机编号，并使其在10Km×10Km区域内进行目标搜索任务。无人机集群起飞后，通过各自的第一虚拟处理器完成自身任务航路的规划。通过光口将任务航路发送至数据链，数据链向其他无人机通告任务航路。

步骤603：通过第二虚拟处理器判断任务航路是否满足任务需求。在本申请实施例中，无人机通过各自分配的第二虚拟处理器评估所接收的任务航路，得到评估结果。在本申请实施例中，无人机接收到其他无人机发送的任务航路信息，综合所有任务航路后，通过第二虚拟处理器判断各任务航路是否满足任务需求，即评估每条任务航路中不合理或冲突的任务航路。其中，不合理或冲突的任务航路包括任务航路重合，扫面范围重合过多或所有任务航路无法覆盖整个搜索范围。

若任务航路无法满足任务需求，则迭代执行步骤604、步骤605与步骤603，直至任务航路满足任务需求。确保无人机集群能够覆盖整个搜索范围。

步骤604：重新规划新任务航路并向其他无人机发送新任务航路。在本申请实施例中，无人机通过第一虚拟处理器重新规划新任务航路，同时将新任务航路通告其他无人机。

步骤605：将新任务航路作为任务航路。具体地，无人机接收到其他无人机规划的新任务航路后，将新任务航路作为任务航路再次发送给第二虚拟处理器进行判断，即再次执行步骤603。

若任务航路满足任务需求，将任务航路经接口交换单元传输至存储单元进行存储，还可以传输至飞控装置用于飞行控制。然后，执行步骤606至步骤610，具体如下。

步骤606：目标无人机获取任务航路的图像信息，通过图像虚拟处理器分析图像信息中的目标信息，并确认目标。在本申请实施例中，目标无人机飞行过程中，SAR雷达及光电吊舱不断获取当前航线上的图像数据，将采集的图像数据通过光口发送至接口交换单元，接口交换单元将图像数据发送至计算单元，计算单元为其分配图像虚拟处理器，并通过图像虚拟处理器将图像数据进行处理与融合得到图像信息。然后，判断图像信息中是否有目标信息。如果图像信息中有目标信息，则通过图像虚拟处理器识别并确认图像信息中的目标。

其中，图像虚拟处理器包括第三虚拟处理器与第四虚拟处理器，第三虚拟处理器用于处理SAR雷达图像，第四虚拟处理器用于处理光电吊舱图像。

此外，若目标无人机发现多个目标信息，图像虚拟处理器将优先级高的目标信息确认为目标，并将其余目标信息发送至其余无人机。若其余无人机为目标无人机，即已有跟踪目标，则忽略该消息。若其余无人机不为目标无人机，即暂无跟踪目标，则接收该消息。当然，本领域技术人员应当意识到，此处可优化为将其余目标信息发送至其他无人机。

步骤607：目标无人机锁定目标，修改任务航路，并将修改后的第二任务航路通告其他无人机。在本申请实施例中，确认目标后，目标无人机锁定目标并修改自身的任务航路，即第二任务航路进行目标跟踪，同时将第二任务航路通告其他无人机。再执行步骤603直至第二任务航路与其他无人机的任务航路满足任务需求。此外，目标无人机在搜索过程中会将自身的搜索范围发送给集群中的其他无人机。

步骤608：判断是否发现所有目标。具体地，汇总目标无人机跟踪的目标，判断此时搜索范围内的所有目标是否均被发现，若所有目标没有被全部发现，则执行步骤609、步骤606至步骤608，否则执行步骤610。

步骤609：将其他无人机作为目标无人机。具体地，迭代将没有找到目标的其他无人机作为目标无人机，并执行步骤606与步骤607，直至搜索范围内的所有目标均被发现。需要注意的是，在本申请实施例中，目标无人机与其他无人机均是无人机集群中的任意一个或多个无人机。已找到目标的无人机为目标无人机，未找到目标的无人机为其他无人机，目标无人机的跟踪任务结束后又恢复为其他无人机。

步骤610：完成所有目标的锁定跟踪。具体地，当搜索范围内的所有目标均被发现且进行了锁定与跟踪，则搜索任务完成。

本申请通过计算单元与虚拟处理器避免了应用程序之间的冲突和相互影响，保证应用的可靠性和可用性，提高了硬件的利用率。并且，虚拟化把虚拟客户端与虚拟管理平台的硬件分离，增强了数据处理的灵活性，无需增加或更改硬件配置，就可以增加或减少虚拟客户端。

虽然本申请提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。本实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或客户端产品执行时，可以按照本实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行（例如并行处理器或者多线程处理的环境）。

本申请所述装置中的部分模块可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构、类等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

上述申请实施例阐明的装置或模块，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。在实施本申请实施例时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。当然，也可以将实现某功能的模块由多个子模块或子单元组合实现。

本申请中所述的方法、装置或模块可以以计算机可读程序代码方式实现控制器按任何适当的方式实现，例如，控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该（微）处理器执行的计算机可读程序代码（例如软件或固件）的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路（英文：Application Specific Integrated Circuit；简称：ASIC）、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：ARC 625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18F26K20以及Silicone Labs C8051F320，存储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内部包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

此外，在本发明的各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的硬件的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，也可以通过数据迁移的实施过程中体现出来。

本说明书中的各个实施方式采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。本申请的全部或者部分可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、移动通信终端、多处理器系统、基于微处理器的系统、可编程的电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部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技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种无人机虚拟化任务管理装置，其特征在于，包括计算单元、接口交换单元与底板；

所述计算单元通过所述底板连接于所述接口交换单元；

所述计算单元包括虚拟处理系统、数据通信模块和至少两个计算模块；其中，所述计算模块包括内存和处理器；

所述虚拟处理系统连接于各所述处理器，用于存储操作系统和虚拟客户端；

所述接口交换单元分别连接于所述计算单元与设备，用于所述设备及所述计算单元间数据模式的转换及处理。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接口交换单元包括交换模块、数据处理模块和多个光口；

所述光口用于与所述设备和/或所述虚拟处理系统相连；

所述数据处理模块用于对所接收的所述光口及所述交换模块的数据进行数据模式的转换及处理；

所述交换模块与所述计算单元连接，用于与所述计算单元进行数据交换。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述接口交换单元还包括第一配置模块和/或控制模块；

所述第一配置模块与所述数据处理模块相连，用于基于所述光口所连接的所述设备和/或所述虚拟处理系统的指令配置所述数据处理模块；

所述控制模块与所述数据处理模块相连，用于对所述数据处理模块进行流控。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述计算单元还包括数据通信模块和第二配置模块；

所述数据通信模块通过所述底板与所述交换模块连接，用于所述处理器与所述交换模块间的数据通信；

所述第二配置模块用于所述数据通信模块的逻辑配置。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述虚拟处理系统包括所述操作系统和所述虚拟客户端；

所述操作系统中设有任务管理模块和虚拟管理模块；

所述任务管理模块与所述虚拟管理模块交互，用于发送任务指令至所述虚拟管理模块并接收反馈结果；

所述虚拟管理模块与所述虚拟客户端相连，用于基于所述任务指令确定输出至所述虚拟客户端的管理指令；其中，所述管理指令包括设备虚拟应用子模块及相应的计算资源。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述虚拟客户端包括虚拟调度模块、设备虚拟应用模块和虚拟处理器；

所述虚拟调度模块分别与所述设备虚拟应用模块和所述虚拟处理器相连，用于基于所述管理指令在所述设备虚拟应用模块中调用相应的所述设备虚拟应用子模块，以及在所述虚拟处理器中调用为所述设备虚拟应用子模块分配的一个或多个作为所述计算资源的所述虚拟处理器；其中，所述虚拟处理器与所述计算单元为多对一关系。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述管理指令还包括设备虚拟应用子模块之间的数据调用关系；

所述设备虚拟应用子模块分配的所述虚拟处理器间依据所述数据调用关系建立通信以及数据交换。

8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括存储单元；

所述存储单元通过所述底板连接于所述交换模块；

所述存储单元包括存储主控和存储介质；

所述存储主控被配置为接收所述交换模块发送的数据，并基于所述交换模块的请求向其发送指定数据；

所述存储介质与所述存储主控相连，配置为基于所述存储主控的指令存储或输出数据。

9.一种无人机虚拟化任务管理方法，其特征在于，包括：

接口交换单元连接所需设备；

所述接口交换单元对所述设备的数据进行转化并处理后传输至数据通信模块；

虚拟处理系统中的任务管理程序依据任务策略发出任务指令；

所述虚拟处理系统中的虚拟管理模块接收所述任务指令，并基于所述任务指令确定输出至所述虚拟处理系统中虚拟客户端的管理指令；

所述虚拟客户端响应于所述管理指令调用相应的设备虚拟应用子模块并分配相应的虚拟处理器；

虚拟计算机调用相应计算单元，接收所述数据通信模块的数据，依据所述虚拟客户端的所述管理指令进行处理，并将处理结果发送至所述数据通信模块；

所述数据通信模块将数据发送至所述接口交换单元，由所述接口交换单元发送至所述设备和/或存储单元。

10.一种无人机虚拟化任务管理方法的应用，其特征在于，包括：

为无人机集群构建虚拟管理平台，并将所述虚拟管理平台中处理器的核虚拟为多个虚拟处理器；

所述无人机集群中的无人机通过第一虚拟处理器规划任务航路，并将所述任务航路通告其他无人机；其中，所述无人机集群任一无人机均可获得其他无人机的所述任务航路；

迭代执行评估步骤，直至所述任务航路均满足任务需求；

所述评估步骤，包括：

通过第二虚拟处理器判断所述任务航路是否满足任务需求；

若所述任务航路无法满足任务需求，则重新规划新任务航路并向其他无人机发送所述新任务航路；

将所述新任务航路作为所述任务航路并执行所述评估步骤；

若所述任务航路满足任务需求，则执行跟踪步骤；所述跟踪步骤，包括：

目标无人机获取所述任务航路的图像信息，通过图像虚拟处理器分析所述图像信息中的目标信息，并确认目标；

目标无人机锁定目标，修改所述任务航路，并将修改后的第二任务航路通告其他无人机；

其他无人机迭代执行所述评估步骤直至所有所述任务航路满足所述任务需求；

迭代将其他无人机作为所述目标无人机直至完成所有目标的锁定跟踪。