[发明专利]一种基于分布式资源共享的无人机集群控制方法及系统

权利要求书

1.一种基于分布式资源共享的无人机集群控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、建立实时数据资源共享机制，即无人机将自身的数据资源进行整合和规范化，同时发送给其他无人机；

S2、建立服务资源共享机制，即对无人机可共享服务资源进行封装和管理，并以特定接口向其他无人机提供服务；

S3、构建集群无人机数据备份与恢复机制，进行数据资源持久存储与冗余备份；

S4、建立集群协同故障检测与处理机制，将故障中数据进行迁移；所述步骤S4具体为：

集群无人机故障互检互修复：当检测到有无人机发生故障无法自修复时，邻域内其他无人机将全新服务组件注入其中，即通过远程文件传输和自启动脚本实现服务组件的注入和更替，并将自身备份的相关数据重新同步；当检测到有无人机发生致命性故障时，邻域内其他无人机读取并同步故障无人机的任务数据，将数据迁移。

2.根据权利要求1所述的一种基于分布式资源共享的无人机集群控制方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：

S101、数据资源整合及规范化：将无人机数据资源按照自定义消息协议进行封装，并采用Protocol Buffer消息机制对数据包进行规范化处理，以获得数据包头固定而数据负载可变的不定长二进制数据资源包；

S102、数据资源加密：将整合之后的数据资源包进行加密处理，所述加密处理采用高效轻量化的对称加密算法；

S103、数据资源集群内发布，借助集群通信网络，采用广播方式，将加密后的数据资源包发送给邻域内的无人机，同时建立集群数据资源池，用来缓存其他无人机提供的可共享数据资源；

S104、数据资源同步更新及维护：借助无人机运动预测模型，弥补通信时延或网络拥塞造成的数据更新滞后或数据包丢失，确保每架无人机上维护和使用的共享数据资源有效且最新。

3.根据权利要求2所述的一种基于分布式资源共享的无人机集群控制方法，其特征在于，所述无人机数据资源，包含：飞行状态数据、飞行环境数据、任务执行数据。

4.根据权利要求1所述的一种基于分布式资源共享的无人机集群控制方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：

对每架无人机上可共享的服务资源进行统一的封装和管理，一方面要对本地无人机的功能和服务进行抽象和封装，并以特定的接口向其他无人机提供本地服务，即服务远程提供；另一方面还需要对集群内其他无人机上运行的服务进行封装，并代理到本地，实现本地无人机对其他无人机的远程服务调用，从而实现无人机集群内服务资源共享及群体任务的分布式计算；具体为：

S201、服务形式化定义与建模：用形式化描述对服务资源进行统一定义；所述形式化描述是根据服务资源本身的特性进行约束定义，对每一个服务进行抽象建模，把服务建为一致化模型；具体为：以WSDL语言建立服务资源的描述规范，并定义对象属性六元组为统一描述模板，采用定位参数、源参数、目的参数、输入参数、输出参数和描述参数作为描述约束，最终生成XML文档的结构化抽象模型；

S202、抽象服务注册：所有本机服务都注册到本地服务中心模块，由本地服务中心模块统一管理和调度；使其他无人机找到相关服务并发起远程调用请求；

S203、服务群集发布与通告：将封装后对外开放的服务资源在集群内进行全局发布，使每架无人机的远程服务管理中心都能获取集群内可共享的服务资源，并根据服务资源的状态信息进行实时更新和维护，当被发起调用请求时，提供服务查找支持；

S204、远程服务代理：无人机将集群内其他无人机对外开放的服务资源代理到本机上，并由集群服务资源代理中心进行统一管理和维护，当本机需要调用其他无人机的共享服务时，则经过集群服务代理中心中转和适配，实现集群内无人机远程服务调用；

S205、集群服务资源共享：经过抽象、封装和远程服务代理后，每架无人机上可共享服务资源在无人机集群网络内形成全局共享链路，供无人机集群中任意无人机调用；

S206、集群任务分布式计算：将复杂的计算任务分割成多个子任务，并分布给不同的无人机，利用资源共享网络进行任务的分布式计算，具体为：将复杂任务按照任务性质划分为子类任务，再将子类任务根据地理空间不同划分成区域任务，然后将区域任务参照无人机集群优势划分给不同的子群，子群内再给具体无人机派发最终子任务。