[發(fā)明專利]一種基于區(qū)塊鏈和強(qiáng)化注意力學(xué)習(xí)的多無(wú)人機(jī)路徑規(guī)劃方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211086751.0
• 申請(qǐng)日: 2022-09-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115507852A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魯仁全;陳建焰;徐雍;饒紅霞;彭慧;劉暢
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C21/20
• 分類號(hào): G01C21/20;G06N20/00
• 代理公司: 北京高航知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11530
• 代理人: 覃釗雄

本發(fā)明涉及無(wú)人機(jī)路徑規(guī)劃領(lǐng)域，且公開(kāi)了一種基于區(qū)塊鏈和強(qiáng)化注意力多無(wú)人機(jī)路徑規(guī)劃算法，通過(guò)加入注意力機(jī)制的序列模型，能夠加強(qiáng)無(wú)人機(jī)應(yīng)對(duì)變化地形數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)能力，能夠更加有效應(yīng)對(duì)多變的地形。同時(shí)引入了區(qū)塊鏈的安全機(jī)制，不僅提高多人機(jī)系統(tǒng)的信息安全，防止一些惡意地信息攻擊，同時(shí)加入非對(duì)稱密鑰的機(jī)制，大大提高系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。于此同時(shí)，使用區(qū)塊鏈知識(shí)共享機(jī)制，通過(guò)頒發(fā)公鑰和私鑰實(shí)現(xiàn)多無(wú)人機(jī)路徑規(guī)劃知識(shí)共享的功能。能夠提高多無(wú)人機(jī)路徑規(guī)劃的泛化性能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)人機(jī)路徑規(guī)劃領(lǐng)域，具體為一種基于區(qū)塊鏈和強(qiáng)化注意力學(xué)習(xí)的多無(wú)人機(jī)路徑規(guī)劃方法。

背景技術(shù)

無(wú)人機(jī)的應(yīng)用為多個(gè)行業(yè)帶來(lái)了全新的發(fā)展路徑，無(wú)人機(jī)具有非常優(yōu)秀的應(yīng)用前景，使用過(guò)程中具有極低的安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，并且運(yùn)行耗費(fèi)的資源較少，能夠敏捷快速的完成任務(wù)。在無(wú)人機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)，如何進(jìn)行路徑規(guī)劃是無(wú)人機(jī)應(yīng)用的核心內(nèi)容，一般情況下，無(wú)人機(jī)的路徑規(guī)劃是在達(dá)到地點(diǎn)的同時(shí)最大化的減少資源和時(shí)間的使用。在有障礙物的情況下，無(wú)人機(jī)通過(guò)模擬人類躲避障礙的行為完成向目標(biāo)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，而對(duì)于存在多個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的情況，人們將其轉(zhuǎn)化為旅行商問(wèn)題進(jìn)行探究，提出了一種基于自組織映射網(wǎng)絡(luò)的算法，但是在多個(gè)目標(biāo)點(diǎn)和障礙同時(shí)存在，無(wú)人機(jī)的飛行往往不能按照所規(guī)劃的路徑完成。多無(wú)人機(jī)的協(xié)同路徑規(guī)劃方法可以被是為一個(gè)具有多個(gè)約束的NP組合優(yōu)化問(wèn)題。目前，多無(wú)人機(jī)協(xié)同偵察問(wèn)題的主要經(jīng)典模型包括多旅行推銷員模型、混合線性整數(shù)規(guī)劃模型和車輛調(diào)度與路徑規(guī)劃模型。傳統(tǒng)的求解方法通過(guò)啟發(fā)式算法求解，比如遺傳算法、模擬退火算法和進(jìn)化算法。然而，傳統(tǒng)的模型不能完全描述多無(wú)人機(jī)協(xié)同偵察任務(wù)的約束。在復(fù)雜的環(huán)境條件下，面對(duì)不斷變化的地形數(shù)據(jù)，上述啟發(fā)式算法需要重新優(yōu)化和求解，因此適應(yīng)性較差，無(wú)法快速給出相應(yīng)的解。傳統(tǒng)的啟發(fā)式學(xué)習(xí)大多無(wú)法避免需要重新優(yōu)化迭代的問(wèn)題，實(shí)時(shí)性不高。并且傳統(tǒng)的多無(wú)人機(jī)路徑規(guī)劃中往往會(huì)涉及一些重要的飛行路線信息，增加了未來(lái)幾年無(wú)人機(jī)遭受網(wǎng)絡(luò)物理攻擊的風(fēng)險(xiǎn)，傳統(tǒng)的無(wú)人機(jī)群容易受到其它惡意無(wú)人機(jī)的攻擊，從而導(dǎo)致一些重要的路徑信息丟失、多無(wú)人機(jī)路徑規(guī)劃方法被破壞等問(wèn)題，并且當(dāng)前多無(wú)人機(jī)應(yīng)用中會(huì)發(fā)生一些空中碰撞，往往是由于無(wú)人機(jī)的協(xié)調(diào)出現(xiàn)了問(wèn)題或者多無(wú)人機(jī)通信被劫持了所導(dǎo)致的。而且當(dāng)前大多數(shù)現(xiàn)有系統(tǒng)在無(wú)人機(jī)網(wǎng)絡(luò)的成員無(wú)人機(jī)僅僅依賴于相鄰成員無(wú)人機(jī)之間的本地通信，缺乏全球能夠信任無(wú)人機(jī)的知識(shí)共享，為此我們提出了一種基于區(qū)塊鏈和強(qiáng)化注意力學(xué)習(xí)的多無(wú)人機(jī)路徑規(guī)劃方法。

發(fā)明內(nèi)容

(一)解決的技術(shù)問(wèn)題

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于區(qū)塊鏈和強(qiáng)化注意力學(xué)習(xí)的多無(wú)人機(jī)路徑規(guī)劃方法，解決了上述的問(wèn)題。

(二)技術(shù)方案

為實(shí)現(xiàn)上述所述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于區(qū)塊鏈和強(qiáng)化注意力學(xué)習(xí)的多無(wú)人機(jī)路徑規(guī)劃方法，包括以下步驟：

第一步：使用決策變量代表多無(wú)人機(jī)協(xié)同偵察任務(wù)的決策變量；

第二步：在無(wú)人機(jī)執(zhí)行偵察任務(wù)的過(guò)程中使用不同的比例系數(shù)來(lái)組合各個(gè)目標(biāo)函數(shù)；

第三步：引入節(jié)點(diǎn)方差來(lái)調(diào)整每個(gè)無(wú)人機(jī)的負(fù)載；

第四步：建立注意力機(jī)制的端到端訓(xùn)練模型來(lái)對(duì)無(wú)人機(jī)路徑規(guī)劃；

第五步：訓(xùn)練模型；

第六步：搭載區(qū)塊鏈的多無(wú)人機(jī)系統(tǒng)；

第七步：多無(wú)人機(jī)跨域知識(shí)共享，共同學(xué)習(xí)。

優(yōu)選的，目標(biāo)函數(shù)包括：每個(gè)無(wú)人機(jī)對(duì)節(jié)點(diǎn)的訪問(wèn)；

無(wú)人機(jī)離開(kāi)節(jié)點(diǎn)的訪問(wèn)；

每個(gè)無(wú)人機(jī)的距離約束不能超過(guò)其最大距離；

所有無(wú)人機(jī)的總飛行里程；

無(wú)人機(jī)的生存覆蓋函數(shù)。