[發明專利]一種基于角色狀態機的群體無人系統協同任務管理子系統

有效

• 申請號: 201911309557.2
• 申請日: 2019-12-18
• 公開（公告）號: CN111080258B
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 易偉;楊學軍;戴華東;易曉東;王彥臻;李睿豪
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍軍事科學院國防科技創新研究院
• 主分類號: G06Q10/10
• 分類號: G06Q10/10
• 代理公司: 北京云嘉湃富知識產權代理有限公司 11678
• 代理人: 李思霖

本發明涉及一種基于角色狀態機的群體無人系統協同任務管理子系統，屬于群體無人系統控制技術領域；包括角色狀態機、角色調度器、群組織管理器和消息處理器；角色狀態機讀入角色狀態機文件并初始化無人平臺，而后監聽消息處理器發來的消息并向角色調度器發起角色調度請求或向群組織管理器發出群體協同請求；角色調度器提供角色調度的接口；群組織管理器用于基于群通信進行群體無人系統的群管理，并向角色調度器發起角色調度請求；消息處理器接收消息并轉發給角色狀態機處理。相比于現有技術，本發明解決了群體無人系統根據任務動態組織、動態配置、自主協同實現任務的問題，提高了群體無人系統智能性、自主性以及異構群體無人系統組織時的便利性。

技術領域

本發明屬于群體無人系統控制技術領域，涉及一種基于角色狀態機的群體無人系統協同任務管理子系統。

背景技術

群體智能是一種在自然界生物群體所表現出的智能現象啟發下提出的人工智能模式。群體智能的研究者往往以蟻群、鳥群、魚群等生物群體為研究對象，構建感知、計算、通信等能力受限的機器人群體，研究由個體之間相對簡單的局部自組織交互作用，在環境中表現出分布式、自適應、魯棒性等智能特征，使系統在整體層面上涌現出單個個體不可能達成的智能機理，代表性研究有哈佛大學的KiloBot、華盛頓大學自組織構型機器人、瑞士聯邦工學院房屋建造等。

如何進行控制抽象，是大型基礎軟件的核心機理之一。在計算機操作系統發展的過程中，基于“進程/線程”控制抽象的提出具有劃時代的意義，它是現代操作系統資源管理和程序執行的基本單元。機器人與計算機相比，在生存空間、管理對象、人機交互、編程開發等方面存在諸多本質不同，因此機器人操作系統需要全新的面向行為的控制抽象。

面向群體無人系統，基于OODA(即“觀察-判斷-決定-行動”)宏行為鏈，群體智能機器人操作系統(micROS)將角色的理念運用到群體無人系統控制抽象中，設計的“角色”框架已成為群體智能機器人操作系統進行無人系統智能行為管理的基礎。micROS的角色(actor)是指機器人完成給定任務的一次執行的行為，也是micROS的基本調度單元。基于角色的控制抽象，將角色與機器人算法模塊相結合，實現了角色資源到角色能力的轉換。不同角色在群體觀察、群體判斷、群體決定和群體行動等不同環節中，需要不同的資源，采用不同的算法，形成不同的能力。在針對不同的群體協同任務時，群體無人系統在時空維度上，需要根據本體狀態和外部環境的變化，自主進行角色切換和執行，進行不同粒度的協同，實現群體無人系統的行為調度，體現無人系統的環境適應性。目前的任務管理方法中，主要針對特定的單個無人系統或集群、特定的應用進行垂直編程開發，在異構群體動態組織、群體任務動態配置、群體自主協同等方面缺乏靈活有效支撐，因此，需要設計實現適合群體無人系統進行高效協同任務管理的子系統，以角色為基本單位，實現群體無人系統間角色的協同調度和任務的協同執行，完成復雜群體任務全流程的執行和調度管理。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，針對群體無人系統在異構群體動態組織、群體任務動態配置、群體自主協同等方面缺乏靈活有效支撐的需求，提供一種基于角色狀態機的群體無人系統協同任務管理子系統，在操作系統層面提供協同任務管理機制，解決群體無人系統根據任務動態組織、動態配置、自主協同實現任務的問題，提高群體無人系統智能性、自主性、以及異構群體無人系統組織時的便利性。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

一種基于角色狀態機的群體無人系統協同任務管理子系統，其特征在于，包括：角色狀態機、角色調度器、群組織管理器和消息處理器；

所述角色狀態機用于在無人平臺啟動時讀入角色狀態機文件并對其解析，根據角色狀態機文件中的初始化配置初始化無人平臺，監聽消息處理器發來的消息，根據消息以及角色狀態機文件中的角色切換規則配置和角色與插件信息配置向角色調度器發起角色調度請求或向群組織管理器發出群體協同請求；

所述角色調度器用于提供角色調度的接口，以實現角色激活、休眠或切換；