一种面向自主空中飞行器任务可执行性恢复的任务扩展方法及系统与流程

本发明涉及自主空中飞行器任务规划，尤其涉及的是一种面向自主空中飞行器任务可执行性恢复的任务扩展方法及系统。

背景技术：

1、随着低空经济、智能交通、应急救援、物流配送、基础设施巡检、环境监测和临时通信保障等应用场景的快速发展，自主空中飞行器正从单机执行模式向多机协同执行模式演进。多自主空中飞行器系统能够利用不同飞行器之间的协同配合完成货物运输、区域巡检、目标到达、灾害现场物资投送、通信中继保障等复杂任务，在任务覆盖范围、执行效率和环境适应性方面具有显著优势。在这些应用场景中，用户通常以自然语言、任务文本或高层任务指令的形式提出任务需求，例如将货物从地点a运输至地点b等。这类任务指令一般仅描述用户期望达成的主要任务目标，而不会完整给出任务执行过程中所需满足的安全约束、通信约束、能量约束、载荷约束、路径约束、禁飞区约束、飞行器角色分配关系以及多任务之间的依赖关系。

2、然而，在实际低空运行环境中，多自主空中飞行器任务并非仅依赖路径规划或单一任务分配即可完成，飞行器在执行过程中需要同时满足多类系统级运行条件。一方面，飞行器需要规避障碍物、禁飞区域及其他飞行器，避免发生碰撞、越界或进入高风险区域；另一方面，飞行器需要在有限电量、有限载荷能力和有限计算资源条件下维持与基站、边缘节点或其他飞行器之间的通信连接。当任务区域存在通信盲区、飞行器剩余能量不足、目标位置远离通信覆盖范围、路径穿越高风险区域或多个任务竞争同一飞行器资源时，用户原始任务指令可能无法被直接执行，或者虽然能够生成初步任务方案，但在实际执行过程中容易出现通信中断、能量耗尽、路径不可达、任务失败或安全违规等问题。

3、现有系统通常需要人工操作者根据飞行器状态、环境地图、通信覆盖、剩余能量和安全边界等信息，对用户任务进行二次分析和修正；或者，以用户原始任务指令已具备可执行性为前提，将任务目标直接转化为飞行器分配方案和路径计划，并结合安全控制器、通信规则或能量约束进行局部约束处理。

4、这些方式都会增加人工操作负担，降低系统响应速度和任务执行自主性，并且大多针对单一约束进行局部优化，难以在任务规划阶段统一分析多类约束之间的相互影响，并据此生成协同一致的任务结构和执行参数。

5、综上，现有技术尚不能有效解决用户高层任务请求与多自主空中飞行器系统级可执行方案之间的差距，尤其难以在安全、通信、能量等耦合约束条件下，将不完整、脆弱或不可直接执行的任务指令自动恢复为控制器可执行的结构化任务方案。

6、因此，现有技术还有待改进和发展。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种面向自主空中飞行器任务可执行性恢复的任务扩展方法及系统，旨在解决现有技术难以实现任务可执行性恢复和多约束统一处理的任务扩展问题。

2、本发明解决问题所采用的技术方案如下：

3、第一方面，本发明实施例提供一种面向自主空中飞行器任务可执行性恢复的任务扩展方法，所述方法包括：

4、获取用户的任务请求和任务上下文信息；

5、根据所述任务请求和所述任务上下文信息，解析用户意图并生成结构化任务参数；所述结构化任务参数包括目标权重参数与约束阈值；

6、基于所述任务请求生成主任务，基于当前任务状态和所述约束阈值识别所述主任务的可执行性风险；

7、基于所述可执行性风险判断是否生成辅助任务，并在生成所述辅助任务后，基于所述主任务与所述辅助任务生成扩展任务；

8、基于所述扩展任务、所述目标权重参数以及所述约束阈值进行约束实例化处理，生成控制器对应的约束优化问题，并在预测时域内求解得到控制输入序列；

9、将所述扩展任务、所述目标权重参数、所述约束阈值以及所述控制输入序列封装为结构化任务方案，并下发执行。

10、第二方面，本发明实施例还提供一种面向自主空中飞行器任务可执行性恢复的任务扩展系统，所述系统包括：

11、任务请求获取模块，用于获取用户的任务请求和任务上下文信息；

12、任务意图解析模块，用于根据所述任务请求和所述任务上下文信息，解析用户意图并生成结构化任务参数；所述结构化任务参数包括目标权重参数与约束阈值；

13、风险识别模块，用于基于所述任务请求生成主任务，基于当前任务状态和所述约束阈值识别所述主任务的可执行性风险；

14、辅助任务扩展模块，用于基于所述可执行性风险判断是否生成辅助任务，并在生成所述辅助任务后，基于所述主任务与所述辅助任务生成扩展任务；

15、约束实例化模块，用于基于所述扩展任务、所述目标权重参数以及所述约束阈值进行约束实例化处理，生成控制器对应的约束优化问题，并在预测时域内求解得到控制输入序列；

16、结构化任务方案生成与执行模块，用于将所述扩展任务、所述目标权重参数、所述约束阈值以及所述控制输入序列封装为结构化任务方案，并下发执行。

17、第三方面，本发明实施例还提供一种终端，所述终端包括有存储器和一个以上处理器；所述存储器存储有一个以上的程序；所述程序包含用于执行如上述任一所述的面向自主空中飞行器任务可执行性恢复的任务扩展方法的指令；所述处理器用于执行所述程序。

18、第四方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有多条指令，所述指令适用于由处理器加载并执行，以实现如上述任一所述的面向自主空中飞行器任务可执行性恢复的任务扩展方法的步骤。

19、本发明的有益效果：本发明实施例通过获取用户的任务请求和任务上下文信息；根据任务请求和任务上下文信息，解析用户意图并生成结构化任务参数；结构化任务参数包括目标权重参数与约束阈值；基于任务请求生成主任务，基于当前任务状态和约束阈值识别主任务的可执行性风险；基于可执行性风险判断是否生成辅助任务，并在生成辅助任务后，基于主任务与辅助任务生成扩展任务；基于扩展任务、目标权重参数以及约束阈值进行约束实例化处理，生成控制器对应的约束优化问题，并在预测时域内求解得到控制输入序列；将扩展任务、目标权重参数、约束阈值以及控制输入序列封装为结构化任务方案，并下发执行。本发明可以将不完整、脆弱或不可直接执行的用户任务指令，自动转化为包含主任务、必要辅助任务、飞行器角色分配、任务依赖关系、约束阈值和控制器可执行参数的任务方案，提高了多自主空中飞行器任务执行的可行性、稳定性和可靠性。

1.一种面向自主空中飞行器任务可执行性恢复的任务扩展方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的面向自主空中飞行器任务可执行性恢复的任务扩展方法，其特征在于，所述任务请求包括：货物运输、目标到达、区域巡检、应急投送、通信保障、多飞行器协同任务之中一种或者多种任务；

3.根据权利要求1所述的面向自主空中飞行器任务可执行性恢复的任务扩展方法，其特征在于，所述目标权重参数包括：主任务完成权重、辅助任务执行权重、通信保持权重、能量约束权重、控制平滑性权重。

4.根据权利要求1所述的面向自主空中飞行器任务可执行性恢复的任务扩展方法，其特征在于，所述约束阈值包括：最小安全距离、通信质量阈值、低能量安全裕度、最大速度限制、禁飞区安全裕度、最大重规划次数。

5.根据权利要求1所述的面向自主空中飞行器任务可执行性恢复的任务扩展方法，其特征在于，基于当前任务状态和所述约束阈值识别所述主任务的可执行性风险的步骤包括：

6.根据权利要求1所述的面向自主空中飞行器任务可执行性恢复的任务扩展方法，其特征在于，基于所述可执行性风险判断是否生成辅助任务的步骤包括：

7.根据权利要求1所述的面向自主空中飞行器任务可执行性恢复的任务扩展方法，其特征在于，所述方法还包括：

8.一种面向自主空中飞行器任务可执行性恢复的任务扩展系统，其特征在于，所述系统包括：

9.一种终端，其特征在于，所述终端包括有存储器和一个以上处理器；所述存储器存储有一个以上的程序；所述程序包含用于执行如权利要求1至7中任一所述的面向自主空中飞行器任务可执行性恢复的任务扩展方法的指令；所述处理器用于执行所述程序。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有多条指令，其特征在于，所述指令适用于由处理器加载并执行，以实现如权利要求1至7中任一所述的面向自主空中飞行器任务可执行性恢复的任务扩展方法的步骤。