一种多级无人艇编队任务分配方法、装置及无人艇系统与流程

本技术涉及无人艇协同，具体涉及一种多级无人艇编队任务分配方法、装置及无人艇系统。

背景技术：

1、无人艇编队在执行任务中，通常由某一艘无人艇充当集群中心，进行任务解析、任务分配与分发、监控所有编队成员状态、调度所有编队成员执行任务，当编队成员数量较多时，单一集群中心需要处理的数据过大，所需要的带宽较大，所有编队成员的位置姿态报文、感知类报文、任务指令类报文、任务执行状态反馈报文、平台状态类报文等均汇集到集群中心，对于有些消息报文集群中心船处理完再发给每个编队成员，计算量过大将引起网络拥堵，耗费时间较多。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，提出了本技术。本技术的实施例提供了一种多级无人艇编队任务分配方法、装置及无人艇系统，可以提高无人艇编队的任务执行效率以及任务执行可靠性。

2、根据本技术的一个方面，提供了一种多级无人艇编队任务分配方法，包括：设定集群中所有无人艇中的其中一条无人艇为集群中心船；基于成员海洋测量效率、成员海洋测量能力以及第一编队规模，将所有无人艇分为多个一级编队；其中，每个所述一级编队中设定一条无人艇为一级编队中心船，所述一级编队中心船与所述集群中心船不为同一条无人艇；基于第二编队规模，将所述一级编队中的无人艇分为多个二级编队；其中，每个所述二级编队中设定一条无人艇为二级编队中心船，所述二级编队中心船与所述一级编队中心船、所述集群中心船不为同一条无人艇；根据集群中所述一级编队的一级编队海洋测量效率以及一级编队海洋测量能力，将海洋测量任务分割为与所述一级编队的数量对应的多个第一任务区；基于每个所述一级编队的所述第一任务区、所述一级编队内的所述二级编队的二级编队海洋测量效率以及二级编队海洋测量能力，将每个所述第一任务区分别分割为与所述二级编队的数量对应的多个第二任务区；其中，所述二级编队海洋测量效率表示任意一个二级编队内无人艇的所述成员海洋测量效率的总和，所述二级编队海洋测量能力表示任意一个二级编队内无人艇的所述成员海洋测量能力的总和。

3、在一实施例中，根据集群中所述一级编队的一级编队海洋测量效率以及一级编队海洋测量能力，将海洋测量任务分割为与所述一级编队数量对应的多个第一任务区，包括：根据一级编队的数量、每个所述一级编队海洋测量效率以及每个所述一级编队海洋测量能力，确认第一区域分割任务需求，其中，所述第一区域分割任务需求包括第一任务区的分割数量以及面积比值，所述一级编队的数量与所述第一任务区的分割数量正相关；所述一级编队海洋测量效率的比值与所述第一任务区的面积比值正相关；将所述区域分割任务需求分别发送至多个一级编队中心船；获取每个所述一级编队中心船在预设时间内生成的第一分割结果，并将多个所述第一分割结果发送至所述集群中心船；其中，每个所述第一分割结果基于一级编队中心船的计算能力以及预设条件生成；根据所述第一分割结果，将海洋测量任务分割为与所述一级编队数量对应的多个第一任务区。

4、在一实施例中，所述根据所述第一分割结果，将海洋测量任务分割为与所述一级编队数量对应的多个第一任务区包括：当所述第一分割结果中存在一级编队海洋测量能力大于第一任务区的结果时，确定一级编队海洋测量能力大于第一任务区的所述第一分割结果为第一可用结果；确定所述第一可用结果中与预设条件契合度最高的第一分割结果为最终分割方案；其中，所述预设条件包括第一任务区的优势形状；根据所述最终分割方案，将海洋测量任务分割为多个第一任务区。

5、在一实施例中，基于每个所述一级编队的所述第一任务区、所述一级编队内的所述二级编队的二级编队海洋测量效率以及二级编队海洋测量能力，将每个所述第一任务区分别分割为与所述二级编队的数量对应的多个第二任务区，包括：在完成第一任务区的分割后，根据每个一级编队自身分配到的所述第一任务区以及二级编队的数量，确定第二任务区的分割数量；根据一级编队中所述二级编队的二级编队海洋测量效率以及二级编队海洋测量能力，确定第二任务区的分割面积比值；所述第二任务区的分割面积比值与所述二级编队海洋测量效率的比值正相关；根据所述第二任务区的分割数量以及所述第二任务区的分割面积比值，生成第二区域分割任务需求；将所述第二区域分割任务需求分别发送至多个二级编队中心船；获取每个所述二级编队中心船在预设时间内生成的第二分割结果，并将多个所述第二分割结果发送至所述一级编队中心船；其中，每个所述第二分割结果基于二级编队中心船的计算能力以及预设条件生成；根据所述第二分割结果，将每个所述第一任务区分别分割为与所述二级编队的数量对应的多个第二任务区。

6、在一实施例中，根据所述第二分割结果，将每个所述第一任务区分别分割为与所述二级编队的数量对应的多个第二任务区，包括：当所述第二分割结果中存在二级编队海洋测量能力大于第二任务区的结果时，确定二级编队海洋测量能力大于第二任务区的所述第二分割结果为第二可用结果；确定所述第二可用结果中与预设条件契合度最高所述第二分割结果为最优分割方案；其中，所述预设条件包括第二任务区的优势形状；根据所述最优分割方案，将第一任务区分割为多个第二任务区。

7、在一实施例中，在基于成员海洋测量效率、成员海洋测量能力以及第一编队规模，将所有无人艇分为多个一级编队之前，多级无人艇编队任务分配方法还包括：根据所述集群中心船的计算能力，确定所述第一编队规模；其中，所述第一编队规模包括划分一级编队的数量；其中，基于所述成员海洋测量效率、所述成员海洋测量能力以及第一编队规模，将所有无人艇分为多个一级编队，包括：基于所述成员海洋测量效率、所述成员海洋测量能力以及第一编队规模，将所有无人艇分为多个一级编队；其中，任意两个所述一级编队的一级编队海洋测量效率的差值均小于或等于第一预设效率差值，以及任意两个所述一级编队的一级编队海洋测量能力的差值均小于或等于第一预设能力差值。

8、在一实施例中，在基于第二编队规模，将所述一级编队中的无人艇分为多个二级编队之前，多级无人艇编队任务分配方法还包括：根据所述一级编队中心船的计算能力，确定所述第二编队规模；其中，所述第二编队规模包括划分二级编队的数量；其中，基于第二编队规模，将所述一级编队中的无人艇分为多个二级编队，包括：基于第二编队规模，将所述一级编队中的无人艇分为多个二级编队；其中，任意两个所述二级编队的二级编队海洋测量效率的差值均小于或等于第二预设效率差值，以及任意两个所述二级编队的二级编队海洋测量能力的差值均小于或等于第二预设能力差值。

9、在一实施例中，所述多级无人艇编队任务分配方法还包括：将二级编队中所有成员的所述成员海洋测量效率、所述成员海洋测量能力发送至对应的二级编队中心船，并生成二级编队的二级编队海洋测量效率以及二级编队海洋测量能力；将二级编队的二级编队海洋测量效率以及二级编队海洋测量能力上发送至对应的一级编队中心船，并生成一级编队的一级编队海洋测量效率以及一级编队海洋测量能力；将多个一级编队中心船的一级编队海洋测量效率以及一级编队海洋测量能力发送至所述集群中心船；其中，所述一级编队海洋测量效率表示一级编队内所有二级编队的二级编队海洋测量效率总和，所述一级编队海洋测量能力表示一级编队内所述二级编队的二级编队海洋测量能力。

10、根据本技术的另一个方面，提供了一种多级无人艇编队任务分配装置，包括：设定模块，用于设定集群中所有无人艇中的其中一条无人艇为集群中心船；第一编队模块，用于基于成员海洋测量效率、成员海洋测量能力以及第一编队规模，将所有无人艇分为多个一级编队；其中，每个所述一级编队中设定一条无人艇为一级编队中心船，所述一级编队中心船与所述集群中心船不为同一条无人艇；第二编队模块，用于基于第二编队规模，将所述一级编队中的无人艇分为多个二级编队；其中，每个所述二级编队中设定一条无人艇为二级编队中心船，所述二级编队中心船与所述一级编队中心船、所述集群中心船不为同一条无人艇；第一分割模块，用于根据集群中所述一级编队的一级编队海洋测量效率以及一级编队海洋测量能力，将海洋测量任务分割为与所述一级编队的数量对应的多个第一任务区；第二分割模块，用于基于每个所述一级编队的所述第一任务区、所述一级编队内的所述二级编队的二级编队海洋测量效率以及二级编队海洋测量能力，将每个所述第一任务区分别分割为与所述二级编队的数量对应的多个第二任务区；其中，所述二级编队海洋测量效率表示任意一个二级编队内无人艇的所述成员海洋测量效率的总和，所述二级编队海洋测量能力表示任意一个二级编队内无人艇的所述成员海洋测量能力的总和。

11、根据本技术的另一个方面，提供了一种无人艇系统，适用于上述任一项实施例所述的多级无人艇编队任务分配方法，无人艇系统包括：无人艇集群，所述无人艇集群中设定有一个集群中心船，所述集群中心船用于接收下属所有一级编队中心船的一级编队海洋测量效率以及一级编队海洋测量能力；一级编队和一级编队中心船，所述一级编队包括所有无人艇，每个所述一级编队中设定一个一级编队中心船，所述一级编队中心船用于接收下属所有二级编队中心船的二级编队海洋测量能力以及二级编队海洋测量效率；二级编队中心船和二级编队，每个一级编队下划分多个所述二级编队，每个所述二级编队中设定一个二级编队中心船，所述二级编队中心船用于接收下属所有无人艇的成员海洋测量效率以及成员海洋测量能力。

12、本技术提供的多级无人艇编队任务分配方法、装置及无人艇系统，实现多级编队控制，提供多个无人艇集群中心，层层控制，层层收集数据、汇总和上传，将数据处理分流处理，使得所有编队成员均可充当集群中心的目标得以实现，提高了编队的容错性，多级编队控制机制，极大的降低了集群中心、各级中心对通信带宽占用较大，对通信设备要求较高的问题，使得任务执行效率、任务可靠性有较大的提高。