基于区块链和Mesh组网的集群控制与任务分配方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于区块链和Mesh组网的集群控制与任务分配方法及系统，涉及无人机技术领域，其中基于区块链和Mesh组网的集群控制与任务分配方法通过创新的基于区块链的去中心化任务调度算法，很好的解决了中心化的主从机任务调度不安全不稳定的缺陷，并基于区块链的共识机制，非对称加密算法与Mesh多跳网络，提升了集群任务的安全性；本发明专利技术提升了无人机集群应对恶劣环境及突发状况等复杂问题的应对与决策能力，同时通过加密校验，大大降低了无人机集群做出错误决策和被破解的概率。低了无人机集群做出错误决策和被破解的概率。低了无人机集群做出错误决策和被破解的概率。

【技术实现步骤摘要】
基于区块链和Mesh组网的集群控制与任务分配方法及系统


[0001]本专利技术涉及无人机
，更具体的，涉及一种基于区块链和Mesh组网的集群控制与任务分配方法及系统。

技术介绍

[0002]随着无人机技术的逐步发展，集群无人机的应用越来越广泛，例如火灾救援，空中巡检，军用侦查与打击等场景。目前，无人机间的相互通信多采用一台或几台无人机进行通信和控制调度，其他无人机听候这一台或几台无人机的中心调度方案。该方案易于实现，但其最大缺点是在面对恶劣条件或强信号干扰下，若中心调度的无人机出现机械故障或算法错误，其他无人机将会接收到错误指令甚至无法收到指令，对集群的安全性和稳定性造成了严重威胁；且通信间安全只受到简单的加密甚至不加密，不适合用于机密任务。而基于区块链和Mesh组网技术，集群内不再存在主机概念，每台无人机间都可以相互通信并进行独立且唯一结果的任务分配计算，使得集群调度安全性提高。
[0003]现有的无人机集群任务调度通信方案中，大多数的采用中心化的单主机调度，多主机冗余调度的方案，整个集群的下一步飞行动作都以主机的指令为准，其在面对恶劣条件下，若主机出现机械故障或算法错误，其他从机将会接收到错误指令甚至无法收到指令，对集群的安全性和稳定性造成了严重威胁。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提出了一种基于区块链和Mesh组网的集群控制与任务分配方法及系统。
[0005]本专利技术第一方面提供了一种基于区块链和Mesh组网的集群控制与任务分配方法，包括：r/>[0006]步骤S1：在飞行前，通过地面站对无人机的私钥进行配置，并对无人机配置通信私钥用于Mesh组网通信加密，将两项秘钥与时间戳混合生成公钥；
[0007]步骤S2：在起飞后，地面站发送的经过公钥验证的指令可以被任意一台无人机接收，添加到任务意向区块链，并分发到其他的无人机，同时更新信任链；
[0008]步骤S3：进入任务分配模式，更新无人机状态网络区块链，基于所述状态网络区块链，使用FDA和ATSA算法叠加评估，每台无人机分别计算出全部无人机对该任务的适配指数得分，组合为区块添加到任务分配评估得分区块链；
[0009]步骤S4：利用随机数哈希叠加，得出最终的任务分配方案区块，添加到任务决策结果区块链中，将所述任务决策结果区块链指令解析为姿态控制指令。
[0010]本方案中，当出现无人机失联的情况时，信任链的区块数量减少，此时所有决策仍可以在缺失该区块的情况下继续开展；
[0011]当无人机尝试重连时，即重新尝试连接信任链，其他无人机也会检查重连无人机是否正常，确保信任链不会被恶意篡改。
[0012]本方案中，无人机参与决策的数据都需要附上本无人机的数字签名和公钥，用于集群中其他的无人机进行与信任链数据进行信任校验；
[0013]若任何无人机发现其他无人机决策的数据校验不通过，则发起共识机制信任投票，该无人机节点在投票结束前不能参与任何决策工作，从信任链中移除。
[0014]本方案中，无人机集群间使用Mesh组网实现集群间点对点的去中心化的区块链数据的传输，数据以数据包形式打包发送，包括校验与非对称签名加密的参数。
[0015]本方案中，所述区块链包括信任区块链和功能区块链，无人机集群中的无人机节点均可在信任区块链的认证下参与功能区块链的计算；
[0016]所述信任区块链包括：信任意向区块链及信任主区块链；
[0017]所述功能区块链包括：任务意向区块链，状态网络区块链，任务分配评估得分区块链，任务决策结果区块链。
[0018]本方案中，所述任务意向区块链记录了地面站发过来经过解密校验的任务指令；
[0019]所述状态网络区块链记录了无人机节点的状态数据；
[0020]所述任务分配评估得分区块链基于无人机节点状态网络区块链，结合任务需求构造，使用FDA和ATSA算法叠加评估，计算无人机节点对任务的适配分数；
[0021]所述任务决策结果区块链从任务分配评估得分区块链得出，包括了任务的最终分配结果与历史任务决策的任务日志。
[0022]本专利技术第二方面还提供了一种基于区块链和Mesh组网的集群控制与任务分配系统，该系统包括：存储器、处理器，所述存储器中包括一种基于区块链和Mesh组网的集群控制与任务分配方法程序，所述一种基于区块链和Mesh组网的集群控制与任务分配方法程序被所述处理器执行时实现如下步骤：
[0023]在飞行前，通过地面站对无人机的私钥进行配置，并对无人机配置通信私钥用于Mesh组网通信加密，将两项秘钥与时间戳混合生成公钥；
[0024]在起飞后，地面站发送的经过公钥验证的指令可以被任意一台无人机接收，添加到任务意向区块链，并分发到其他的无人机，同时更新信任链；
[0025]进入任务分配模式，更新无人机状态网络区块链，基于所述状态网络区块链，使用FDA和ATSA算法叠加评估，每台无人机分别计算出全部无人机对该任务的适配指数得分，组合为区块添加到任务分配评估得分区块链；
[0026]利用随机数哈希叠加，得出最终的任务分配方案区块，添加到任务决策结果区块链中，将所述任务决策结果区块链指令解析为姿态控制指令。
[0027]本方案中，当出现无人机失联的情况时，信任链的区块数量减少，此时所有决策仍可以在缺失该区块的情况下继续开展；
[0028]当无人机尝试重连时，即重新尝试连接信任链，其他无人机也会检查重连无人机是否正常，确保信任链不会被恶意篡改。
[0029]本方案中，无人机参与决策的数据都需要附上本无人机的数字签名和公钥，用于集群中其他的无人机进行与信任链数据进行信任校验；
[0030]若任何无人机发现其他无人机决策的数据校验不通过，则发起共识机制信任投票，该无人机节点在投票结束前不能参与任何决策工作，从信任链中移除。
[0031]本方案中，无人机集群间使用Mesh组网实现集群间点对点的去中心化的区块链数
据的传输，数据以数据包形式打包发送，包括校验与非对称签名加密的参数。
[0032]本方案中，所述区块链包括信任区块链和功能区块链，无人机集群中的无人机节点均可在信任区块链的认证下参与功能区块链的计算；
[0033]所述信任区块链包括：信任意向区块链及信任主区块链；
[0034]所述功能区块链包括：任务意向区块链，状态网络区块链，任务分配评估得分区块链，任务决策结果区块链。
[0035]本方案中，所述任务意向区块链记录了地面站发过来经过解密校验的任务指令；
[0036]所述状态网络区块链记录了无人机节点的状态数据；
[0037]所述任务分配评估得分区块链基于无人机节点状态网络区块链，结合任务需求构造，使用FDA和ATSA算法叠加评估，计算无人机节点对任务的适配分数；
[0038]所述任务决策结果区块链从任务分配评估得分区块链得出，包括了任务的最终分配结果与历史任务决策的任务日本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于区块链和Mesh组网的集群控制与任务分配方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：在飞行前，通过地面站对无人机的私钥进行配置，并对无人机配置通信私钥用于Mesh组网通信加密，将两项秘钥与时间戳混合生成公钥；步骤S2：在起飞后，地面站发送的经过公钥验证的指令可以被任意一台无人机接收，添加到任务意向区块链，并分发到其他的无人机，同时更新信任链；步骤S3：进入任务分配模式，更新无人机状态网络区块链，基于所述状态网络区块链，使用FDA和ATSA算法叠加评估，每台无人机分别计算出全部无人机对该任务的适配指数得分，组合为区块添加到任务分配评估得分区块链；步骤S4：利用随机数哈希叠加，得出最终的任务分配方案区块，添加到任务决策结果区块链中，将所述任务决策结果区块链指令解析为姿态控制指令。2.根据权利要求1所述的一种基于区块链和Mesh组网的集群控制与任务分配方法，其特征在于，当出现无人机失联的情况时，信任链的区块数量减少，此时所有决策仍可以在缺失该区块的情况下继续开展；当无人机尝试重连时，即重新尝试连接信任链，其他无人机也会检查重连无人机是否正常，确保信任链不会被恶意篡改。3.根据权利要求1所述的一种基于区块链和Mesh组网的集群控制与任务分配方法，其特征在于，无人机参与决策的数据都需要附上本无人机的数字签名和公钥，用于集群中其他的无人机进行与信任链数据进行信任校验；若任何无人机发现其他无人机决策的数据校验不通过，则发起共识机制信任投票，该无人机节点在投票结束前不能参与任何决策工作，从信任链中移除。4.根据权利要求1所述的一种基于区块链和Mesh组网的集群控制与任务分配方法，其特征在于，无人机集群间使用Mesh组网实现集群间点对点的去中心化的区块链数据的传输，数据以数据包形式打包发送，包括校验与非对称签名加密的参数。5.根据权利要求4所述的一种基于区块链和Mesh组网的集群控制与任务分配方法，其特征在于，所述区块链包括信任区块链和功能区块链，无人机集群中的无人机节点均可在信任区块链的认证下参与功能区块链的计算；所述信任区块链包括：信任意向区块链及信任主区块链；所述功能区块链包括：任务意向区块链，状态网络区块链，任务分配评估得分区块链，任务决策结果区块链。6.根据权利要求5所述的一种基于区块链和Mesh组网的集群控制与任务分配方法，其特征在于，所述任务意向区块链记录了地面站发过来经过解密校验的任务指令；所述状态网络区块链记录了无人机节点的状态数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：李浩田，杨剑涛，元铭，孙宇，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：