一种基于套件式无人装备行为赋能和能力重组方法与流程

1.本发明属于无人装备领域，涉及一种基于套件式无人装备行为赋能和能力重组方法。


背景技术：

2.近年来，无人装备凭借灵活性高、适应性强、安全性好等优点，逐渐在军用领域获得广泛应用，发展出种类繁多、型号各异的无人装备，如无人机、无人水下航行器、无人水面舰艇、无人地面车等，实现侦察、监视、打击等作战任务。随着任务越来越复杂，需要无人装备通过集群的方式来完成，这对无人装备间的互联互通以及智能化水平提出了更高要求。
3.现有无人装备在设计之初并未考虑不同型号、甚至是不同类型装备之间并未建立统一的通信及协作规范，导致无人装备集群完成任务时存在互联互通和即时通信困难；另外，现有无人装备的能力指标也不能满足复杂任务需要。但如果对无人机进行大规模升级改造会耗时耗力，研发新型无人装备又周期过长，无法满足当前任务需求。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于套件式无人装备行为赋能和能力重组方法，以解决现有无人装备在设计之初并未考虑不同型号、甚至是不同类型装备之间并未建立统一的通信及协作规范，导致无人装备集群完成任务时存在互联互通和即时通信困难；另外，现有无人装备的能力指标也不能满足复杂任务需要。但如果对无人机进行大规模升级改造会耗时耗力，研发新型无人装备又周期过长，无法满足当前任务需求的问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于套件式无人装备行为赋能和能力重组方法，使用外挂式硬件套件的方式，通过第一接口与无人装备自有控制系统进行连接，实现对无人装备的行为赋能和能力重组；
6.套件中配置的各种模块，包括通信模块、任务与协同模块、行为引擎、消息交互服务器、ai自主决策模块、感知处理模块和定位导航模块，通信模块用于套件与外部设备通信，任务与协同模块、行为引擎、ai自主决策模块、感知处理模块、定位导航模块之间通过消息交互服务器实现消息的订阅和分发；
7.所述套件基于统一指令体系和任务体系对不同无人装备进行控制，实现任务智能分解；
8.所述套件对无人智能装备单体能力进行升级改造；
9.所述套件实现异构装备间的互联互通互操作。
10.进一步地，所述套件通过pcie、usb、gpio、com和spi中的一种或多种与无人装备自有控制系统进行连接。
11.进一步地，所述套件基于统一指令体系和任务体系对不同无人装备进行控制包括：
12.配置任务与协同模块和行为引擎；
13.当任务与协同模块通过编组通信接口接收到战术指令后，对任务进行解析与分解，形成自主行为指令；任务与协同模块通过消息交互服务器将自主行为指令发送至行为引擎；
14.行为引擎接收自主行为指令后解算成不可再分解的最小控制指令，即原子指令，并转化为无人装备自身控制系统能理解的指令，通过第一接口对无人装备和载荷进行控制，实现任务要求。
15.进一步地，所述行为引擎内部设置有各型无人装备的控制指令格式，行为引擎将原子指令转换为无人装备自身控制系统能理解的指令，从而消除各型无人装备的控制接口差异。
16.进一步地，所述套件对无人智能装备单体能力进行升级改造包括：套件配置感知处理模块、定位导航模块和ai自主决策模块，通过第一接口与无人装备相连后，实现无人装备的个体能力提升。
17.进一步地，所述套件配置北斗定位导航模块，使原有只能通过gps定位的无人装备实现更精确的定位。
18.进一步地，所述套件配置ai自主决策模块，基于智能决策和强大的实时计算能力，实现高精度的自主避障飞行和自主路径规划。
19.进一步地，所述套件配置感知处理模块，通过对多传感器信息进行融合处理，提升无人装备态势感知能力。
20.进一步地，所述套件实现异构装备间的互联互通互操作包括：套件内制定一套统一的消息协议转换和分发手段，同时内嵌基本的分析处理和通信感知能力，结合各类无人装备的基本行为能力，结合eureka订阅分发技术将服务套件封装成rest服务接口，形成可发布、可订阅、可控制的编组能力。
21.进一步地，所述套件提供多种硬件环境供选择，提供多种实时操作系统供选择，硬件环境包括：arm、龙芯、飞腾，实时操作系统包括：linux、中标麒麟、银河麒麟、uos和rt-linux。
22.本发明提供一种基于套件式无人装备行为赋能和能力重组方法，与国内现有技术方案相比，本发明技术方案具有下述明显优点：
23.1.支持多平台、多操作系统
24.套件提供商用arm、龙芯、飞腾等多种硬件环境可供选择，提供linux、中标麒麟、银河麒麟、uos和rt-linux实时操作系统可供选择，在实际应用中，可根据待赋能的无人装备类型和赋能目标，选择不同的软硬件配置；
25.2.改造成本低、周期短、效果好
26.套件采用外挂接入的方式，在不改变原有装备的情况下，用较低成本和较短时间对无人装备进行行为赋能和能力重组，实现异构无人装备间的互联互通和单体装备的能力提升。同时套件还能够更换技术最新的模块和硬件来实现效果更好的赋能效果。
27.3.可实现多级柔性复用
28.套件采用轮状的多级复用体系，采用从内到外层层递进的楔形结构，分为核心架构、基本能力模块、特殊能力模块、基础设施等，每个模块之间相互独立又协调统一，能够极大地提高工作效率，同时增强了系统的灵活性，对模块的改动调整更加方便。用户可以根据
自身的需要，在原有的核心平台上搭建自己所需要的新模块或者新功能。
附图说明
29.图1为本发明的统一指令体系和任务体系；
30.图2为本发明的升级改造无人装备单体能力；
31.图3为本发明的实现异构无人装备间的互联互通互操作。
具体实施方式
32.为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
33.本发明公开了一种基于套件式无人装备行为赋能和能力重组方法，该方法使用外挂式硬件套件的方式，通过pcie、usb、gpio、com、spi等第一接口中的一种或多种与无人装备自有控制系统进行连接，实现对现有无人装备的行为赋能和能力重组。行为赋能是指赋予无人装备理解控制指令、实现互联互通的能力，能力重组是指对无人装备态势感知、自主路径规划等能力进行提升与重组。
34.在上述套件与无人装备自有控制系统完成物理连接的基础上，对无人装备实现行为赋能和能力重组的方法是通过套件中配置的各种模块，包括通信模块、任务与协同模块、行为引擎、消息交互服务器、ai自主决策模块、感知处理模块、定位导航模块等等，不同模块所提供的功能不同，可按需进行配置与升级，通信模块用于套件与外部设备通信，任务与协同模块、行为引擎、ai自主决策模块、感知处理模块、定位导航模块之间通过消息交互服务器实现消息的订阅和分发。
35.所述套件基于统一指令体系和任务体系对不同无人装备进行控制，实现任务智能分解；
36.所述套件对无人智能装备单体能力进行升级改造；
37.所述套件实现异构装备间的互联互通互操作。
38.所述套件基于统一指令体系和任务体系对不同无人装备进行控制包括：
39.配置任务与协同模块和行为引擎；
40.当任务与协同模块通过编组通信接口接收到战术指令后，对任务进行解析与分解，形成自主行为指令；任务与协同模块通过消息交互服务器将自主行为指令发送至行为引擎；
41.行为引擎接收自主行为指令后解算成不可再分解的最小控制指令，即原子指令，并转化为无人装备自身控制系统能理解的指令，通过第一接口对无人装备和载荷进行控制，实现任务要求。
42.行为引擎内部设置有各型无人装备的控制指令格式，行为引擎将原子指令转换为无人装备自身控制系统能理解的指令，从而消除各型无人装备的控制接口差异，实现统一指令体系和任务体系下对不同无人装备的控制，有助于未来实现大规模异构无人装备集群。
43.所述套件对无人智能装备单体能力进行升级改造包括：
44.套件配置感知处理模块、定位导航模块、ai自主决策模块等，通过第一接口与无人
装备相连后，提升无人装备现有能力指标或新增无人装备不具备的能力，实现现有无人装备的个体能力提升。所述无人装备个体能力提升包括以下3种：一是套件配置北斗定位导航模块，可使原有只能通过gps定位的无人装备实现更精确的定位；二是套件配置ai自主决策模块，基于智能决策和强大的实时计算能力，实现高精度的自主避障飞行、自主路径规划等；三是套件配置感知处理模块，通过对多传感器信息进行融合处理，提升无人装备态势感知能力。
45.所述套件实现异构装备间的互联互通互操作包括：
46.套件内制定一套统一的消息协议转换和分发手段，同时内嵌基本的分析处理和通信感知能力，结合各类无人装备的基本行为能力，结合eureka订阅分发技术将服务套件封装成服务接口(如rest服务接口)，形成可发布、可订阅、可控制的编组能力，支持灵活多样的编组模式和通讯协议，实现各类型、各型号异构无人装备的互联互通，使无人装备间可即时通信、编组协调，支撑实现大规模无人装备通过集群完成复杂任务。
47.本发明套件采用外挂接入的方式，可对无人装备进行低成本改造；本发明的套件支持多平台、多操作系统，与无人装备通过多种形式的接口进行连接；本发明的套件可实现对无人装备单体的能力升级，以及无人装备集群的互联互通和统一控制。
48.与国内现有技术方案相比，本发明技术方案具有下述明显优点：
49.1.支持多平台、多操作系统
50.套件提供商用arm、龙芯、飞腾等多种硬件环境可供选择，提供linux、中标麒麟、银河麒麟、uos和rt-linux实时操作系统可供选择，在实际应用中，可根据待赋能的无人装备类型和赋能目标，选择不同的软硬件配置；
51.2.改造成本低、周期短、效果好
52.套件采用外挂接入的方式，在不改变原有装备的情况下，用较低成本和较短时间对无人装备进行行为赋能和能力重组，实现异构无人装备间的互联互通和单体装备的能力提升。同时套件还能够更换技术最新的模块和硬件来实现效果更好的赋能效果。
53.3.可实现多级柔性复用
54.套件采用轮状的多级复用体系，采用从内到外层层递进的楔形结构，分为核心架构、基本能力模块、特殊能力模块、基础设施等，每个模块之间相互独立又协调统一，能够极大地提高工作效率，同时增强了系统的灵活性，对模块的改动调整更加方便。用户可以根据自身的需要，在原有的核心平台上搭建自己所需要的新模块或者新功能。
55.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种基于套件式无人装备行为赋能和能力重组方法，其特征在于，使用外挂式硬件套件的方式，通过第一接口与无人装备自有控制系统进行连接，实现对无人装备的行为赋能和能力重组；套件中配置的各种模块，包括通信模块、任务与协同模块、行为引擎、消息交互服务器、ai自主决策模块、感知处理模块和定位导航模块，通信模块用于套件与外部设备通信，任务与协同模块、行为引擎、ai自主决策模块、感知处理模块、定位导航模块之间通过消息交互服务器实现消息的订阅和分发；所述套件基于统一指令体系和任务体系对不同无人装备进行控制，实现任务智能分解；所述套件对无人智能装备单体能力进行升级改造；所述套件实现异构装备间的互联互通互操作。2.如权利要求1所述的基于套件式无人装备行为赋能和能力重组方法，其特征在于，所述套件通过pcie、usb、gpio、com和spi中的一种或多种与无人装备自有控制系统进行连接。3.如权利要求1所述的基于套件式无人装备行为赋能和能力重组方法，其特征在于，所述套件基于统一指令体系和任务体系对不同无人装备进行控制包括：配置任务与协同模块和行为引擎；当任务与协同模块通过编组通信接口接收到战术指令后，对任务进行解析与分解，形成自主行为指令；任务与协同模块通过消息交互服务器将自主行为指令发送至行为引擎；行为引擎接收自主行为指令后解算成不可再分解的最小控制指令，即原子指令，并转化为无人装备自身控制系统能理解的指令，通过第一接口对无人装备和载荷进行控制，实现任务要求。4.如权利要求3所述的基于套件式无人装备行为赋能和能力重组方法，其特征在于，所述行为引擎内部设置有各型无人装备的控制指令格式，行为引擎将原子指令转换为无人装备自身控制系统能理解的指令，从而消除各型无人装备的控制接口差异。5.如权利要求1所述的基于套件式无人装备行为赋能和能力重组方法，其特征在于，所述套件对无人智能装备单体能力进行升级改造包括：套件配置感知处理模块、定位导航模块和ai自主决策模块，通过第一接口与无人装备相连后，实现无人装备的个体能力提升。6.如权利要求5所述的基于套件式无人装备行为赋能和能力重组方法，其特征在于，所述套件配置北斗定位导航模块，使原有只能通过gps定位的无人装备实现更精确的定位。7.如权利要求5所述的基于套件式无人装备行为赋能和能力重组方法，其特征在于，所述套件配置ai自主决策模块，基于智能决策和强大的实时计算能力，实现高精度的自主避障飞行和自主路径规划。8.如权利要求5所述的基于套件式无人装备行为赋能和能力重组方法，其特征在于，所述套件配置感知处理模块，通过对多传感器信息进行融合处理，提升无人装备态势感知能力。9.如权利要求1所述的基于套件式无人装备行为赋能和能力重组方法，其特征在于，所述套件实现异构装备间的互联互通互操作包括：套件内制定一套统一的消息协议转换和分发手段，同时内嵌基本的分析处理和通信感知能力，结合各类无人装备的基本行为能力，结合eureka订阅分发技术将服务套件封装成rest服务接口，形成可发布、可订阅、可控制的编
组能力。10.如权利要求1所述的基于套件式无人装备行为赋能和能力重组方法，其特征在于，所述套件提供多种硬件环境供选择，提供多种实时操作系统供选择，硬件环境包括：arm、龙芯、飞腾，实时操作系统包括：linux、中标麒麟、银河麒麟、uos和rt-linux。

技术总结
本发明涉及一种基于套件式无人装备行为赋能和能力重组方法，属于无人装备领域。本发明使用外挂式硬件套件的方式，通过第一接口与无人装备自有控制系统进行连接，实现对无人装备的行为赋能和能力重组；套件中配置的各种模块，包括通信模块、任务与协同模块、行为引擎、消息交互服务器、AI自主决策模块、感知处理模块和定位导航模块，所述套件基于统一指令体系和任务体系对不同无人装备进行控制，实现任务智能分解；所述套件对无人智能装备单体能力进行升级改造；所述套件实现异构装备间的互联互通互操作。本发明改造成本低、周期短、效果好，且可实现多级柔性复用。且可实现多级柔性复用。且可实现多级柔性复用。


技术研发人员：王庆兵 赵琛 翟洪民 申庆茂 陈晓东 宋薇 刘明洁
受保护的技术使用者：航天科工智能运筹与信息安全研究院（武汉）有限公司
技术研发日：2022.12.26
技术公布日：2023/5/9