多智能体数字孪生数据收集的网关控制器及其控制方法技术

本发明专利技术涉及一种多智能体数字孪生数据收集的网关控制器及其控制方法，控制器包括：用于网关控制器的多路由控制的MCU芯片；用于运行诊断程序的系统基础功能模块；用于存储初始通路设置信息的带电可擦可编程只读存储器；用于传输多智能体数字孪生信息数据的静态数据CAN接口；用于传输多智能体数字孪生信息数据的动态数据CAN接口；用于传输指令及目标和智能体之间通讯信息数据的CAN接口；用于对多智能体数字孪生数据采集工作状态诊断的CAN接口。与现有技术相比，本发明专利技术将多智能体数字孪生数据收集及其相关功能集成于一体，设置数据传输的优先级，能够有效提升网关控制器的工作效率，降低网关控制器的负载率，提升数字孪生的准确率。的准确率。的准确率。

【技术实现步骤摘要】
多智能体数字孪生数据收集的网关控制器及其控制方法


[0001]本专利技术涉及网关控制器领域，尤其是涉及多智能体数字孪生数据收集的网关控制器及其控制方法。

技术介绍

[0002]近年来，由于生物学、计算机科学、人工智能、控制科学、社会学等多个学科交叉和渗透发展，多智能体系统受到越来越多的学者们的关注，已成为当前控制学科以及人工智能领域的研究热点。
[0003]随着工业智能制造技术，计算机技术的迅速发展，工业智能制造、航空航天等各领域的生产机器及特殊装备装置日趋复杂，如无人机、工业机器人等复杂装备的智能化程度不断提高。对多智能体的数字孪生技术，需要收集复杂的多智能体相关数据。数字孪生技术的飞速发展，对基础硬件设备水平也有了更高的需求。多智能体数字孪生系统需采集的数据包括以下几类数据：在设备上装有传感器或检测器以获取实时数字孪生数据；设备本身的系统运行过程中产生的数据；智能体相互作用相互联系所产生的数据；非直接采集的、通过其他已有数据间接定义的数据。数字孪生技术在虚拟空间中搭建仿真模型时所需要的数据类型不尽相同，一方面既需要静态数据支撑，又需要实时动态数据的补充，才能尽可能地达到“孪生”的效果。随着数字孪生技术“孪生”准确度和孪生的内容有了进一步的提升，静态数据和动态数据量也变得更加庞大。在孪生过程中，多智能体系统对任务执行方案的决策，建立在准确、高效、安全的数据传输基础之上。
[0004]现有的数据收集网关只能进行数据传输并对收集到的数据进行简单的分发工作。由于多智能体数字孪生系统需采集的数据种类多样，各数据在传输过程中容易造成资源争夺，网关负载率高，影响动态数据的补充。静态数据对数字孪生体的影响并不能体现在实时性上面，而数字孪生的实时性目的需要动态数据占据更高的优先级来保证。混合不同类型数据的传输方式不利于多智能体运行过程中数字孪生的传输速率及准确率。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在数据种类复杂，同时传输影响数字孪生过程的准确性缺陷，创新性地引入网关控制器的概念，为数字孪生的数据传输过程提供一种多智能体数字孪生数据收集的网关控制器及其控制方法。通过对输入数据信息的分类，根据数据的类型选择相应的通道执行数据传输工作，提高数据传输速率的同时，保证数据传输安全稳定。
[0006]本专利技术的目的和创新性可以通过以下技术方案来实现：
[0007]一种多智能体数字孪生数据收集的网关控制器，包括：
[0008]网关控制器MCU芯片，用于网关控制器的多路由控制，对不同协议的格式进行转换，并进行一般化梳理；
[0009]存储器，用于存储初始设置和基础信息；
[0010]系统基础功能模块，用于运行诊断程序；
[0011]静态数据CAN总线，用于传输多智能体的静态物理参数数据；
[0012]动态数据CAN总线，用于传输多智能体的实时动态数据；
[0013]通讯CAN总线，用于传输多智能体所需完成的目标及其需要执行的指令的数据信息，以及传输多智能体之间协作为完成目标相互通讯而产生的数据信息；
[0014]数据存储CAN总线，用于传输智能体之间为完成任务及目标而协作竞争产生的通讯数据，以及数字孪生过程中的静态与动态数据；
[0015]诊断CAN总线，用于传输实现对动态数据、通讯数据及多智能体集群工作状态的诊断功能的诊断数据；
[0016]所述网关控制器MCU芯片分别连接存储器、系统基础功能模块、静态数据CAN总线、动态数据CAN总线、通讯CAN总线和数据存储CAN总线，控制网关控制器按照存储器初始设置中存储的数据总线传输优先级设置进行数据传输；所述系统基础功能模块连接诊断CAN总线。
[0017]4G功能模块，执行关键位置通讯数据的超远距离传输。
[0018]Lora功能模块，执行视距传输距离的数据传送。
[0019]Wifi功能模块，执行距离较近的通信任务。
[0020]进一步地，初始设置中存储的数据总线传输优先级设置为：
[0021]设置诊断CAN总线和动态数据CAN总线对应的传输通路为高优先级高速传输通路，设置静态数据CAN总线和通讯CAN总线对应的传输通路为低优先级低速传输通路；
[0022]网关控制器在上电或复位后执行初始化命令，从所述存储器中读取数据总线传输优先级设置信息，判断CAN通道使能状态，初始化使能CAN通道的优先级设置。
[0023]进一步地，所述存储器存储的初始设置还包括：设置各CAN总线的传输速率，所述网关控制器初始化过程中还根据初始设置中设定的各CAN总线的传输速率，初始化各CAN通道的传输速率。
[0024]进一步地，所述网关控制器MCU芯片设有：
[0025]第一CAN通道，用于连接诊断CAN总线，进行网关控制器与系统基础功能模块之间的信息交互；
[0026]第二CAN通道，用于连接静态数据CAN总线，实现通信数据转发功能；
[0027]第三CAN通道，用于连接动态数据CAN总线，实现通信数据转发功能；
[0028]第四CAN通道，用于连接通讯CAN总线，实现通信数据转发功能；
[0029]第五CAN通道，用于连接数据存储CAN总线，进行数据存储的数据传输。
[0030]进一步地，所述网关控制器MCU芯片还设有第六CAN通道，用于作为预留接口。
[0031]进一步地，所述系统基础功能模块内部集成有CAN收发器，该CAN收发器用于诊断CAN总线的数据发送与接收，所述系统基础功能模块还具有CAN收发器的电源管理功能和看门狗定时管理功能。
[0032]进一步地，所述存储器为带电可擦可编程只读存储器。
[0033]进一步地，所述网关控制器MCU芯片通过RS485总线分别连接存储器和系统基础功能模块，硬件之间的连接采用网口或USB的方式。
[0034]进一步地，所述网关控制器还设有无线通讯组件，该无线通讯组件为WiFi功能模
块、Lora功能模块或4G功能模块。
[0035]进一步地，所述网关控制器处理器上运行Linux系统，执行不同数据的协议转换，根据数据在数字孪生体中发挥的作用，对数据进行分类分发至不同的优先级发射级通道。
[0036]进一步地，经过协议格式转换后的数据根据优先级不同传输至不同的发射模块，进行下一步的数据传输。
[0037]进一步地，所述网关控制器还连接有上位机，该上位机设有指令窗口显示界面和仿真数据显示界面，所述指令窗口显示界面用于显示指令数据，所述仿真数据显示界面用于在数字孪生体开始运行后，实时显示多智能体实体集群在运行过程中的位置、速度和加速参数。
[0038]本专利技术还提供一种基于如上所述的一种多智能体数字孪生数据收集的网关控制器的数据传输方法，包括以下步骤：
[0039]网关控制器上电启动执行初始化命令，完成初始化设置；
[0040]网关控制器将多智能体所需要的指令及目标数据经由通讯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多智能体数字孪生数据收集的网关控制器，其特征在于，包括：网关控制器MCU芯片，用于网关控制器的多路由控制；存储器，用于存储初始设置和基础信息；系统基础功能模块，用于运行诊断程序；静态数据CAN总线，用于传输多智能体的静态物理参数数据；动态数据CAN总线，用于传输多智能体的实时动态数据；通讯CAN总线，用于传输多智能体所需完成的目标及其需要执行的指令的数据信息，以及传输多智能体之间协作为完成目标相互通讯而产生的数据信息；数据存储CAN总线，用于传输智能体之间为完成任务及目标而协作竞争产生的通讯数据，以及数字孪生过程中的静态与动态数据；诊断CAN总线，用于传输实现对动态数据、通讯数据及多智能体集群工作状态的诊断功能的诊断数据；所述网关控制器MCU芯片分别连接存储器、系统基础功能模块、静态数据CAN总线、动态数据CAN总线、通讯CAN总线和数据存储CAN总线，控制网关控制器按照存储器初始设置中存储的数据总线传输优先级设置进行数据传输；所述系统基础功能模块连接诊断CAN总线。2.根据权利要求1所述的一种多智能体数字孪生数据收集的网关控制器，其特征在于，初始设置中存储的数据总线传输优先级设置为：设置诊断CAN总线和动态数据CAN总线对应的传输通路为高优先级高速传输通路，设置静态数据CAN总线和通讯CAN总线对应的传输通路为低优先级低速传输通路；网关控制器在上电或复位后执行初始化命令，从所述存储器中读取数据总线传输优先级设置信息，判断CAN通道使能状态，初始化使能CAN通道的优先级设置。3.根据权利要求2所述的一种多智能体数字孪生数据收集的网关控制器，其特征在于，所述存储器存储的初始设置还包括：设置各CAN总线的传输速率，所述网关控制器初始化过程中还根据初始设置中设定的各CAN总线的传输速率，初始化各CAN通道的传输速率。4.根据权利要求1所述的一种多智能体数字孪生数据收集的网关控制器，其特征在于，所述网关控制器MCU芯片设有：第一CAN通道，用于连接诊断CAN总线，进行网关控制器与系统基础功能模块之间的信息交互；第二CAN通道，用于连接静态数据CAN总线，实现通信数据转发功能；第三CAN通道，用于连接动态数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：董志岩，何力，廖振棠，赵辰，薛照林，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：