网络连通自愈方法和装置制造方法及图纸

本申请公开了一种网络连通自愈方法和装置，其中方法包括：多智能体系统中的智能体在每个时刻，确定自身相对于编队参考原点的位置状态向量，并上报给控制站，以触发所述控制站计算所有智能体在相应时刻的所述位置状态向量的平均值，并反馈给所述智能体；响应于接收到所述平均值，所述智能体基于所述平均值确定自身的全局位置状态向量差值，基于与自身存在直连关系的其他智能体在当前时刻的位置状态向量，确定自身的局部位置状态向量差值，基于全局位置状态向量差值、局部位置状态向量差值和期望速度，为所述智能体生成新的控制速率，并控制智能体当前按照该控制速率飞行。采用本申请可以实现网络分裂时的自愈。申请可以实现网络分裂时的自愈。申请可以实现网络分裂时的自愈。

【技术实现步骤摘要】
网络连通自愈方法和装置


[0001]本专利技术涉及移动通信技术，特别是涉及一种网络连通自愈方法和装置。

技术介绍

[0002]在无人机、无人船和移动机器人集群等多智能体网络中，自主的智能体可以通过通信网络相互交互，以实现一些全局目标。因此，保持智能体之间的通信连接状态对于多智能体系统协同一致完成系统目标任务至关重要。多智能体网络连通性是衡量多智能体系统通信连接状态的关键指标，在多智能体通信组网、编队控制、协同策略研究等方面受到广泛关注。
[0003]当前对于多智能体网络连通度的研究，大多基于全时连通的假设，也就是各智能体始终保持通信连接的状态。但现实情况中，多智能体系统不可能在网络演变过程中始终确保通信连接。智能体的高移动性会导致多智能体网络容易分裂，即一些智能体与其他智能体断开连接。但是目前研究鲜有考虑网络分裂的问题，也就是网络中智能体之间的通信连接被中断，导致网络呈现分裂的状态。这是多智能体系统在实施过程当中不可避免的现实问题，尤其在网络初始化和网络遇到故障导致节点失效的时候。目前尚未提出一种成熟的网络连通性自愈方案，以应对智能体高移动性带来的网络分裂情况，使智能体间断开的连接恢复，实现整体网络连通的自愈。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种网络连通自愈方法和装置，可以在网络分裂时恢复智能体间断开的连接，实现整体网络连通的自愈。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术实施例提出的技术方案为：
[0006]一种网络连通自愈方法，包括：/>[0007]多智能体系统中的智能体在每个时刻，确定自身相对于编队参考原点的位置状态向量，并上报给控制站，以触发所述控制站计算所有智能体在相应时刻的所述位置状态向量的平均值，并反馈给所述智能体；
[0008]响应于接收到所述平均值，所述智能体基于所述平均值和自身在当前时刻的位置状态向量，确定自身的全局位置状态向量差值，基于与自身存在直连关系的其他智能体在当前时刻的位置状态向量，确定自身的局部位置状态向量差值，基于所述全局位置状态向量差值、所述局部位置状态向量差值和预设的期望速度，为所述智能体生成新的控制速率，以使所述智能体在队形中的位置偏移向量收敛于预设的期望位置偏移向量，并控制所述智能体当前按照所述控制速率飞行。
[0009]本专利技术实施例还提出一种网络连通自愈设备，包括处理器和存储器；
[0010]所述存储器中存储有可被所述处理器执行的应用程序，用于使得所述处理器执行如上所述的网络连通自愈方法。
[0011]本专利技术实施例还提出一种计算机可读存储介质，其中存储有计算机可读指令，该
计算机可读指令用于被处理器执行如上所述的任一网络连通自愈方法。
[0012]综上所述，本专利技术实施例提出的网络连通自愈方案，引入了联邦体系结构，即在分布式控制的基础上结合集中式控制的方式，由控制站计算所有智能体在每个时刻的位置状态向量的平均值，并反馈给各智能体，使得各智能体可以基于该平均值，确定自身的全局位置状态向量差值，进而可以基于该全局位置状态向量差值，以及当前基于相邻智能体的位置状态向量生成的局部位置状态向量差值，生成当前的控制速率，以使智能体在队形中的位置偏移向量可以收敛于预设的期望位置偏移向量，从而可以在网络分裂时以较低的通信计算开销实现简单的全局协调、恢复智能体之间的连接，实现整体网络连通的自愈，进而能够克服实际应用场景中网络分裂对多智能体系统的影响，充分发挥多智能体系统优势，高效、高质量地完成目标任务。
附图说明
[0013]图1为本专利技术实施例的多智能体系统架构示意图；
[0014]图2为本专利技术实施例的方法流程示意图；
[0015]图3为本专利技术实施例的一仿真结果图；
[0016]图4为图3示例的逐步连通快照图。
具体实施方式
[0017]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步地详细描述。
[0018]为了实现网络分裂场景下的网络连通自愈，本专利技术中将引入联邦体系结构，在联邦体系结构下，每个智能体既通过与其周围的智能体进行直连，实现分布式自主控制，又需要控制站进行通信，在控制站的监控下运行。控制站具体可以是地面控制中心或载人飞行器。在空天地一体化的网络中，可以利用蜂窝移动通信、卫星通信链路或其他可行的通信链路实现控制站与多智能体系统之间的连接。
[0019]如图1所示，联邦控制架构包括N个智能体和控制站。控制站接收来自智能体的数据，通过简单的全局协调，例如全局平均、最小化和最大化等，向智能体发送控制信息，监督调控多智能体系统，承担服务器的角色。而智能体与智能体之间也有通信连接，它们通过智能体间的通信连接交互各自的状态信息，协同完成任务。这样，当发生网络分裂时，每个智能体可以通过与控制站之间的通信，获取全局的状态信息，进而可以基于控制站提供的全局状态信息，并结合周围可以直连的智能体的状态信息，对自身的控制输入(即飞行速率)进行调整，以使得智能体在队形中的位置收敛于预设的期望位置，从而使得智能体系统的队形可以达到期望队形，进而实现网络连通自愈。
[0020]图2为本专利技术实施例的网络连通自愈方法流程示意图，如图2所示，该实施例主要包括下述内容：
[0021]步骤201、多智能体系统中的智能体在每个时刻，确定自身相对于编队参考原点的位置状态向量，并上报给控制站，以触发所述控制站计算所有智能体在相应时刻的所述位置状态向量的平均值，并反馈给所述智能体。
[0022]本步骤中，当控制站收到系统中所有智能体上报的位置状态向量后，会计算相应
的平均值，以提供给各智能体，使得各智能体可以获知自身的全局位置状态向量差值，进而可以基于全局位置状态向量差值，对飞行速率进行调整，使其在队形中的位置偏移向量可以收敛于期望值，从而可以实现网络通信的自愈。
[0023]一种实施方式中，控制站可以采用广播的方式，将位置状态向量的平均值，反馈给各智能体。
[0024]一种实施方式中，每个智能体具体可以按照x
i
(t)＝p
i
(t)
‑
(δ
i
+v*t)，确定自身相对于编队参考原点的位置状态向量。
[0025]其中，t为智能体控制率使用的时刻，表示第t时刻，t≥0，x
i
(t)为智能体i相对于编队参考原点的位置状态向量，p
i
(t)为智能体i在时刻t的位置向量；δ
i
智能体i在队形中的期望位置偏移向量，该值由预设的期望队形决定，v
*
为预设的期望速度，该值为所有智能体共有，用于表征所有智能体的期望运行速度。
[0026]步骤202、响应于接收到所述平均值，所述智能体基于所述平均值和自身在当前时刻的位置状态向量，确定自身的全局位置状态向量差值，基于与自身存在直连关系的其他智能体在当前时刻的位置状态向量，确定自身的局部位置状态向量差值，基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种网络连通自愈方法，其特征在于，包括：多智能体系统中的智能体在每个时刻，确定自身相对于编队参考原点的位置状态向量，并上报给控制站，以触发所述控制站计算所有智能体在相应时刻的所述位置状态向量的平均值，并反馈给所述智能体；响应于接收到所述平均值，所述智能体基于所述平均值和自身在当前时刻的位置状态向量，确定自身的全局位置状态向量差值，基于与自身存在直连关系的其他智能体在当前时刻的位置状态向量，确定自身的局部位置状态向量差值，基于所述全局位置状态向量差值、所述局部位置状态向量差值和预设的期望速度，为所述智能体生成新的控制速率，以使所述智能体在队形中的位置偏移向量收敛于预设的期望位置偏移向量，并控制所述智能体当前按照所述控制速率飞行。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，智能体按照x
i
(t)＝p
i
(t)
‑
(δ
i
+v
*
t)，确定自身相对于编队参考原点的位置状态向量；其中，t为第t时刻，t大于等于零，x
i
(t)为智能体i相对于编队参考原点的位置状态向量，p
i
(t)为智能体i在时刻t的位置向量；δ
i
智能体i在队形中的期望位置偏移向量，v
*
为预设的期望速度。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述智能体按照确定自身的全局位置状态向量差值Δx
i
(t)，其中，x
i
(t)为智能体i在时刻t相对于编队参考原点的位置状态向量，为智能体i在时刻t接收到的所述位置状态向量的平均值，τ为获得所述平均值需要的传输和处理总时延。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述智能体按照确定自身的局部位置状态向量差值Δp
i
(t)；其中，g
ij
为智能体i和智能体j之间的连接状态，如果连接，则g
ij
＝1，如果未连接，则g
ij
＝0；Δp
ij
(t)＝x
i
(t)
‑
x<...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱荣荣，漆渊，杨敬筠，张超，孔玉婷，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：