[發明專利]一種基于能量感知區塊鏈的多AUVs協同控制系統

有效

• 申請號: 202010988247.4
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112218290B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 李鑫濱;郭英征;閆磊;徐向琳
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: H04W12/00
• 分類號: H04W12/00;H04W12/0433;H04W84/18;H04B13/02;H04B11/00;G06F21/60
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識產權事務所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 張建

1.一種基于能量感知區塊鏈的多AUVs協同控制系統，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，母艦將包含控制命令與密鑰信息的交易事務傳輸給領導者，驗證完有效性后，領導者生成區塊，并進行加密；

步驟2，所述領導者將加密的區塊傳輸給其他AUVs，利用改進的Raft共識算法該區塊被同步至系統中的其他節點，各節點在保存區塊后，均更新控制命令與密鑰信息；

步驟3，當跟隨者在選舉超時時間內未收到來自領導者的遠程過程呼叫，且其剩余能量大于能量閾值時，該跟隨者成為候選者，候選者向其他節點發送請求投票信息；

步驟4，當跟隨者在選舉超時時間內未收到來自領導者的遠程過程呼叫，且其剩余能量小于能量閾值時，該跟隨者成為落選者，落選者計算新的能量閾值，并將閾值信息傳送給其他AUVs；

步驟5，每個節點計算在一輪選舉過程中其能量消耗情況，并更新剩余能量的值。

2.根據權利要求1基于能量感知區塊鏈的多AUVs協同控制系統，其特征在于：步驟1中，包括如下步驟：

步驟1.1，母艦生成私有密鑰對應的母艦依次為已注冊的第i個AUV分配一個獨有的AID_i,而每個AUV均擁有來自母艦的MID及所有AUV的AID，其中，表示母艦自己的私有密鑰，表示AUVs間通信所需的共享密鑰，表示公共密鑰，AID_i表示第i個AUV身份信息，MID表示母艦的身份信息，AID表示AUV的身份信息；

步驟1.2，母艦使用加密交易事務，將交易信息傳送給領導者，交易事務中包括以及下一輪任務的控制命令信息，其中，表示下一輪通信的公共密鑰信息，表示AUVs群間通信所需的新的共享密鑰；

步驟1.3，領導者接收到一個事務后，通過解密數據，之后驗證交易的簽名及其合法性，驗證交易的真實性與完整性，驗證事務有效后，領導者將正確的包含控制命令與密鑰信息的交易事務打包成一個Block_n，并使用加密，其中，Block_n表示生成的第n個區塊。

3.根據權利要求1基于能量感知區塊鏈的多AUVs協同控制系統，其特征在于：步驟2中，包括如下步驟：

步驟2.1，領導者將Block_n發送給所有跟隨者，跟隨者使用進行解碼，之后驗證該Block_n的簽名和合法性，將有效Block_n暫時保留；

步驟2.2，獲得Block_n的跟隨者會向領導者發送加密過的反饋信息，領導者收到大多數跟隨者的反饋后，將Block_n存儲在其日志中，并執行來自母艦的控制命令，更新公共密鑰和共享密鑰

步驟2.3，領導者通知跟隨者之前的條目已經提交，跟隨者收到消息后將Block_n存儲到其日志中，并執行相應的控制命令，更新密鑰信息。

4.根據權利要求1基于能量感知區塊鏈的多AUVs協同控制系統，其特征在于，步驟3中，包括如下步驟：

步驟3.1，跟隨者在選舉超時時間內沒有收到來自領導者的任何通訊，并且其剩余能量大于閾值時，跟隨者將轉換為候選者；

步驟3.2，候選者增加其任期，并向跟隨者發送投票請求信息，投票請求信息中包含任期、期限、最后一次日志索引；

步驟3.3，跟隨者或落選者沒有收到來自領導者的遠程過程呼叫，并且當前的任期小于候選者的任期，其將對該候選者進行投票；候選者在同一任期內獲得超過半數節點的投票，其將贏得選舉并成為領導者，之后，向所有其他節點發送心跳消息，以維護它的權威，并阻止對其他候選者的投票；

步驟3.4，在兩個或兩個以上的跟隨者同時變為候選者的分裂投票情況出現時，所述候選者的選舉超時計數器將被重置，通過新的選舉從所述的候選者中選出一個領導者。