一种基于区块链的星群自主感知及动态规划方法与流程

本发明属于遥感卫星技术领域，涉及一种基于区块链的星群自主感知及动态规划方法，通过星上目标识别，实时信息提取，基于区块链完成语义信息的快速交换和引导，实现自主感知及动态规划。

背景技术：

遥感卫星数据获取、成像能力不再是主要瓶颈，而提供给用户更有价值的产品，更便捷的服务需要一个系统的解决方案，例如用户需要提供多星图像快速覆盖全国处理之后的信息，用户急迫需要实时性信息并及时跟踪事态发展。需要星群作为一个整体，协同运行才能够提升用户体验，提供整体的态势感知和全面及时的消息，对用户吸引力更大。

目前，遥感星群主要有以下不足：①遥感星群未形成一个统一整体，各为其主，缺少联合设计及协作；②地面图像处理及信息提取分发耗时长，信息利用时效性差，单星信息孤立，星群间信息协同能力差；③需地面规划成像，缺乏自主感知及自主规划能力；④操控模式复杂，未直接面向用户使用进行设计。

本发明针对基于区块链及智能星群，提出一种基于区块链的星群自主感知及动态规划方法。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：提供一种基于区块链的星群自主感知及动态规划方法，用于快速覆盖及目标搜索识别、动态变化识别、连续追踪。

本发明的技术解决方案是：一种基于区块链的星群自主感知及动态规划方法，包括：

星群基于区块链信息共享机制，采用自主感知及动态规划服务合约的方式完成快速覆盖及目标搜索识别、动态变化识别、连续追踪；

所述自主感知及动态规划服务合约，通过合约方式进行用户需求表达，其合约要素包括用户期望监视的目标、监视区域或用户关心区域、区域覆盖监视频次和目标监视频次。

所述的区块链信息共享机制，星群从区块链中获取用户需求，基于所述的合约要素，通过区块链共识机制对监视区域进行覆盖观测，若覆盖过程中发现新目标后生成感知目标跟踪链。

所述监视区域，包括区域信息以及最新规划的观测时间及其对规划链的索引；最新的已观测时间，及其是否发现目标，以及发现目标后对感知目标跟踪链的索引等附加信息要素。

所述监视区域，星群可预先存储、用户上注更新或星群自主学习生成。

所述区域覆盖监视频次、目标监视频次由星群自主学习。

所述区域覆盖监视频次、目标监视频次，同时提供进行人工修正的通道。

所述的感知目标跟踪链，包含发现目标的时间信息、目标位置信息、目标分析信息、标注信息、包含目标的图片切片以及发现该目标的卫星id，利用所述的标注信息星群进行自主学习，提升目标识别准确率。

所述的标注信息可以进行人工修正。

所述的感知目标跟踪链，通过目标行踪预测，在所述的目标监视频次的约束下，星群通过区块链共识机制协同完成对目标进行追踪，追踪后更新感知目标跟踪链。

所述的目标行踪预测，通过感知目标跟踪链获取目标位置信息和对应的时间信息，然后进行目标移动速度和方位预测，或直接在目标区域附近进行扩大。

所述的感知目标跟踪链，区块链节点能够对感知目标跟踪链进行信息提取、检索，并向用户实时播报。

所述的感知目标跟踪链，目标消失或用户取消临时目标跟踪命令后，设置目标停止跟踪标志，星群不再对该感知目标跟踪链进行更新。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)通过星上目标识别，实时信息提取，基于区块链完成语义信息的快速交换和引导，实现自主感知及动态规划，支持具有语义的遥感信息、图像切片共享、分发

(2)能够自主生成标注图像，并且用户可以进一步修正，可对遥感图像目标识别进行持续学习改进；

(3)建立了直接面向用户的“用户-航天器”任务接口，用户使用方便，用户可提出常规星群任务和指定任务，并从区块链直接获取信息。

附图说明

图1为本发明的一种森林火灾监测应用示例图；

图2为本发明的一种航母监测应用示例图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明进行进一步解释和说明。

一种基于区块链的星群自主感知及动态规划方法，具体包括：

(1)星群基于区块链信息共享机制，采用自主感知及动态规划服务合约的方式快速覆盖完成目标搜索识别、动态变化识别、连续追踪。

所述自主感知及动态规划服务合约，其合约要素包括用户期望监视的目标、监视区域，即用户的关心区域、区域覆盖监视频次、目标监视频次等。

所述的区块链信息共享机制，星群从区块链中获取监视区域信息，基于所述的监视区域信息要素最新规划的观测时间或者通过对规划链的索引获取最新的规划信息、区域覆盖监视频次等，通过区块链共识机制对监视区域进行覆盖观测，若覆盖过程中发现新目标后生成感知目标跟踪链。

(2)所述监视区域，包括最新规划的观测时间及对规划链的索引，最新的已观测时间，最新的已观测是否发现目标及其对感知目标跟踪链的索引等信息要素。根据监视区域，规划链、感知目标跟踪链等信息可以生成监视地图，由基本信息层(陆地海洋分布)、目标态势层(已经识别到目标结果，可形成目标态势)、覆盖规划层(由共识结果可形成未来的覆盖态势，主要是覆盖率和覆盖时间)等组成。

(3)所述监视区域，星群可预先存储、用户上注更新或星群自主学习生成。

(4)所述区域覆盖监视频次、目标监视频次，由星群自主学习。

(5)所述区域覆盖监视频次、目标监视频次，也可由用户指定，用户还能够进一步指定重点监视区域及其监视频次。

(6)所述的感知目标跟踪链可以包含发现目标的时间信息、目标位置信息、目标分析信息、标注信息、包含目标的图片切片以及发现该目标的卫星id等，利用该标注信息星群可进行自主学习，提升目标识别准确率。目标分析信息是经处理后得到的综合信息，如火灾面积，某区域目标密集度等。

(7)所述的标注信息可以进行人工修正。

(8)所述的感知目标跟踪链，通过目标行踪预测或在目标区域附近，在所述的目标监视频次的约束下，星群通过区块链共识机制协同完成对目标进行跟踪，更新感知目标跟踪链。

(9)所述的目标行踪预测，通过感知目标跟踪链获取目标位置信息和对应的时间信息，然后进行目标移动速度和方位预测，或直接在目标区域附近进行扩大。

(10)所述的感知目标跟踪链，区块链节点能够对感知目标跟踪链进行信息提取、检索，并向用户实时播报。

(11)所述的感知目标跟踪链，目标消失或用户取消跟踪命令后，设置目标停止跟踪标志，星群不再对该感知目标跟踪链进行更新。

如图1所示，本系统架构在是森林火灾自主感知及动态规划中应用，展示了一种基于区块链的区域覆盖火灾自主感知及滚动规划的应用模式，其步骤如下：

(1)各航天器节点可预先存储、上注更新或自主学习监视区域(如世界森林覆盖地图)

(2)区块链内节点c率先在区域a(如森林a区)发现火灾，节点c则通过区块链将该信息进行广播，生成火灾感知目标跟踪链(火灾y目标跟踪链)；

(3)节点m能够在火灾监视频次的要求下(如10分钟)对区域a(或者根据火灾大小扩大的临近区域)再次监视，则节点m观测后，对感知目标跟踪链(火灾y目标跟踪链)进行更新；

(4)节点d等其他节点不满足目标监视频次的要求，或者观测时间非常临近节点m观测时间，此时没有必要对目标进行检测，则用排除法对未观测的区域进行监视；

(5)火灾消失后，设置标志星群不再对火灾y目标跟踪链进行跟踪，为了节省卫星存储空间，星群节点可以删除该火灾链。

另外用户也可指定监视目标(如某一次森林火灾z监视)，区域覆盖监视频次等要求，率先接收到的航天器节点广播用户需求，加入到需求链；

如图2所示，是本系统架构在航母自主感知及动态规划中应用，展示了一种基于区块链的区域覆盖航母自主感知及滚动规划的应用模式，其步骤如下：

(1)各航天器节点可预先存储、上注更新或自主学习监视区域(如世界海域覆盖地图)

(2)区块链内节点c率先在区域a(如海域a区)发现航母1，节点c则通过区块链将该信息进行广播，生成感知目标跟踪链(航母1感知目标跟踪链)；

(3)节点m能够在航母目标监视频次的要求下(如10分钟)，根据目标移动速度、方位计算a区域的临近区域再次监视或通过增加目标监视频次及扩大临近区域进行再次监视，则节点m观测后，对感知目标跟踪链进行更新；

(4)节点d等其他节点不满足目标监视频次的要求，或者观测时间非常临近节点m观测时间，此时没有必要对目标进行检测，则用排除法对未观测的区域进行监视；

(5)为了节省卫星存储空间，星群节点可以删除过早的航母1感知目标跟踪链的部分数据。

同样的，用户也可指定监视目标(如监视航母2)，区域覆盖监视频次等要求，率先接收到的航天器节点广播用户需求，加入到需求链；

以上所述，仅为本发明一个具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。