基于合同网协议的无人机集群任务分配系统

本技术涉及无人机集群任务分配，特别是涉及一种基于合同网协议的无人机集群任务分配系统。

背景技术：

1、分布式网络化结构下，无人集群的装备平台可以行使多种新型一体化的任务执行能力，一体任务执行能力是提升体系效能的重要途径，同时也为集群体系的动态结构调整提出了需求。随着集群智能的兴起，逐渐利用智能优化方法对任务规划方案进行优化。2014年美国加利福尼亚大学的madni教授所在的团队提出系统的弹性(flexible)和适变性(adaptive)方法，给出了详细的逻辑介绍，并就集群弹性工程的研究介绍了相关的概念框架和核心的基础技术。但是并未从实际动态变化的任务场景出发，详细考虑任务执行区域的现状、任务需求资源与任务目标在变化中的不确定因素，没有实现完备性。另一方面，传统的任务链路规划研究中主要考虑确定的相似性结构，对于多维度不相关结构变化问题中，无法快速给出推荐的任务规划方案，缺乏整体的灵活性。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够快速解决多维度不相关结构下的任务分配的基于合同网协议的无人机集群任务分配系统。

2、一种基于合同网协议的无人机集群任务分配系统，装载在无人机集群中的每一架无人机上，基于合同网协议的无人机集群任务分配系统包括：任务通知书模块、资格说明模块、招标策略模块、投标策略模块及中标策略模块。

3、任务通知书模块用于无人机集群中招标无人机通过合同网协议获取任务通知书，招标无人机根据任务通知书中生成任务竞标信息，并发送至除招标无人机外的无人机集群中剩余无人机的资格说明模块。任务竞标信息包括收件人、资格说明、任务简述、投标说明及终止时间。

4、资格说明模块用于根据接收到的收件人与资格说明确定剩余无人机中的竞标无人机，并将任务竞标信息发送至竞标无人机的招标策略模块。

5、招标策略模块用于竞标无人机根据接收到的任务简述、投标说明以及终止时间生成任务标价信息，并反馈任务标价信息的提交时间至招标无人机的投标策略模块。

6、投标策略模块用于招标无人机根据接收到的任务标价信息进行信任度综合评估，得到最优任务标价信息，并将最优任务标价信息发送至招标无人机的中标策略模块。

7、中标策略模块用于招标无人机将接收的最优任务标价信息与即时效能协议进行匹配生成中标任务分配策略，并利用任务链路适应性规划机制完成无人机集群的任务分配。

8、在其中一个实施例中，任务通知书模块还用于所述无人机集群抵达任务执行区域后触发条件机制，根据所述条件机制调用分布式-任务-能力分配模块的即时效能协议，所述无人机集群中招标无人机通过所述即时效能协议与合同网协议获取任务通知书。

9、在其中一个实施例中，任务通知书模块还用于无人机集群抵达任务执行区域后触发条件机制，若触发条件机制为欺骗任务资源，则无人机集群根据当前时刻监测的环境资源重建任务资源需求匹配关系，根据重建后的任务资源需求匹配关系对当前时刻的任务链路重规划，得到当前时刻任务链路规则。若触发条件机制为异常任务资源，则通过比对无人机集群根据当前时刻监测的环境资源制定的临时任务需求与初始任务规划方案中的任务需求的个数大小重建任务资源需求匹配关系，根据重建后的任务资源需求匹配关系对当前时刻的任务链路重规划，得到当前时刻任务链路规则。若触发条件机制为异常任务类型，则无人机集群根据当前时刻监测的环境资源制定当前时刻的任务类型对应的临时执行任务需求资源重建任务资源需求匹配关系，根据重建后的任务资源需求匹配关系对当前时刻的任务链路重规划，得到当前时刻任务链路规则。根据当前时刻任务链路规则调用分布式-任务-能力分配模块的即时效能协议，无人机集群中招标无人机通过即时效能协议与合同网协议获取任务通知书。

10、在其中一个实施例中，即时效能协议包括：竞标无人机选定协议、新链路生成受阻协议、任务重组协议、链路冲突检测协议、新链路重构协议、奖励反馈协议以及授权协议。

11、在其中一个实施例中，竞标无人机选定协议为若任务通知书中两个目标无人机为平级节点，则无人机集群中竞标无人机根据当前时刻任务链路规则选取目标无人机中当前时刻能力值最大值对应的目标无人机进行干扰：

12、c1(ui，sci)：→true/false

13、其中，ui为第i个无人机节点效用值，sci为无人机任务层，r′w为第w个竞标无人机对无人机集群的贡献率，state(sci，r′w)为第w个竞标无人机在无人机任务层的贡献率状态，state(ui，r′w)为第w个竞标无人机在所述无人机节点效用值下的贡献率状态。

14、新链路生成受阻协议为无人机集群加载基于合同网协议的无人机集群任务分配系统过程中，若招标无人机与竞标无人机之间在招-投标过程中发生通信中断，则向地面站发布求助信息：

15、c2(yhi，vi)：→true/false

16、其中，yhi为第i个无人机节点的油耗，vi为第i个无人机节点的速度，t为当前时刻，state(yhi，t)为当前时刻第i个无人机节点的油耗状态，state(vi，t)为当前时刻第i个无人机节点的速度状态。

17、任务重组协议为无人机集群根据当前时刻任务链路规则获取当前时刻任务资源需求，若当前时刻任务资源需求对应的目标无人机类型与分布式-任务-能力分配模块的任务规划方案中目标无人机类型不同，则根据当前时刻的目标无人机类型更新中标任务分配策略：

18、c3(ci，wj，el)：→true/false

19、其中，ci为第i个任务链路的即时能效协议，wj为第j个任务资源需求，el为任务资源需求匹配关系，t为当前时刻，state(ci，t)为在当前时刻下的第i个任务链路的即时能效协议状态，state(wj，t)为当前时刻的第j个任务资源需求状态，state(el,t)为当前时刻的任务资源需求匹配关系状态。

20、在其中一个实施例中，链路冲突检测协议为：

21、c4(tant,cli)：→true/false

22、其中，tant为当前时刻a环境下的nt任务集合，cli为当前时刻任务链路规则对应的任务规划方案，t为当前时刻，state(atnt,t)为当前时刻a环境下的nt任务集合的状态，state(cli,t)为当前时刻当前时刻任务链路规则对应的任务规划方案的状态。

23、在其中一个实施例中，新链路重构协议为：

24、c5(sci,listj,c6)：→true/false

25、其中，sci为无人机任务层，listj为第j个任务资源需求的协议列表，rw为第w个竞标无人机对无人机集群的贡献率，state(sci,r′w)为第w个竞标无人机在无人机任务层的贡献率状态，state(listj,r′w)为第w个竞标无人机在无人机任务层的贡献率下的第j个任务资源需求的协议列表状态，state(c6,r′w)为第w个竞标无人机在无人机任务层的贡献率下的奖励反馈协议状态。

26、在其中一个实施例中，奖励反馈协议为：

27、c6(cli,listj,costk)：→true/false

28、其中，cli为当前时刻任务链路规则对应的任务规划方案，listj为第j个任务资源需求的协议列表，costk为第k个成本，t为当前时刻，state(cli,c2)为新链路生成受阻协议的当前时刻任务链路规则对应的任务规划方案状态，state(listj,c2)为新链路生成受阻协议的第j个任务资源需求的协议列表状态，state(costk,t)为当前时刻的第k个成本状态，c2为新链路生成受阻协议。

29、在其中一个实施例中，授权协议为：

30、c7(el，c6)：→true/false

31、其中，el为当前时刻任务链路规则对应的任务需求匹配关系，c6为奖励反馈协议，state(el，t)为当前时刻的任务资源需求匹配关系的状态，t为当前时刻，state(c6，tj为当前时刻的奖励反馈协议状态。

32、在其中一个实施例中，中标策略模块还用于招标无人机将接收的最优任务标价信息与即时效能协议进行匹配确定最优竞标无人机，并生成中标任务分配策略。在终止时间之前，招标无人机利用任务链路适应性规划机制将中标任务分配策略发送至与中标任务分配策略对应的所述最优竞标无人机，并更新最优任务标价信息的信任度完成无人机集群的任务分配。

33、上述基于合同网协议的无人机集群任务分配系统，主要包括任务通知书模块、资格说明模块、招标策略模块、投标策略模块和中标策略模块的主线任务，主线任务完成后进行签约，执行任务链路适应性规划机制，任务链路适应性规划机制如果发现任务未成功执行，出现违约情况则进入主线任务循环。主线任务的执行依据任务链路即时效能协议，可以完成资源和任务的快速匹配，提高无人机集群实时分配任务规划方案的灵活性。