[发明专利]一种UUV多层次混杂式免疫智能体结构建模方法

摘要

本发明提出一种UUV多层次混杂式免疫智能体结构建模方法，首先对生物免疫响应机制和Agent理论进行对比，提出免疫智能体IA模型；其次，利用积木式模块化抽象方法将UUV模型抽象划分为感知模块、动力推进模块、通信模块、控制决策模块和知识库模块等五个模块；再次，设计设计包括感知执行层、行为规划层和学习记忆层的多层次混杂式结构UIA，并分析了各层功能；最后，设计了面向对象的形式化描述，并详细设计了UIA行为规则库与状态库，以及对UIA模型特点进行了全面的阐述。通过本发明构建的UIA结构模型，不仅封装了多种功能和属性，而且结构层次分明，逻辑清晰，模块划分至关明确，更加贴近UUV实际系统，能够实现水下无人作战对UUV自治程度和智能水平的建模要求。

主权项

1.一种UUV多层次混杂式免疫智能体结构建模方法，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤1：通过对生物免疫响应机制和智能体理论进行对比，建立免疫智能体IA结构化模型；所述IA结构化模型采用10元组表示：/nIA=<Antigen, Antigen Base, Antibody, Antibody Base, Antigen PresentingUnits, Memory Units, Immune System Knowledge Base，Reasoning Units, AntibodyKnowledge Base, Action>/n其中：Antigen表示抗原；Antigen Base表示抗原数据库；Antibody表示抗体；AntibodyBase表示抗体数据库；Antigen Presenting Units表示抗原提呈单元；Memory Units表示IA的记忆单元；Immune System Knowledge Base表示IA的知识库；Reasoning Units表示对抗原的识别和推理；Antibody Knowledge Base表示获得性免疫过程应答知识库；Action表示IA内部逻辑动作,通过一个四元数组表示：Action=<Elimination, Recognition,Learning, Memory>，Recognition表示识别动作元，Learning表示学习动作元，Memory表示记忆动作元，Elimination表示消灭抗原动作元；/n步骤2：将UUV分为五个模块：感知模块、动力推进模块、通信模块、控制决策模块和知识库模块；其中感知模块获取UUV自身传感器的信息并进行实时提取和处理；动力推进模块为UUV水下运动提供能源和推力；通信模块负责UUV内部通讯节点的信息通讯和共享，以及与其他UIA进行信息交互与通信；控制决策模块实现使命控制和运动控制；知识库模块包括专家知识和具体应用算法集合；所述UIA表示UUV多层次混合式免疫智能体结构；/n步骤3：基于步骤1建立的IA结构化模型以及步骤2中对UUV的模块化结构划分，建立UUV多层次混合式免疫智能体结构模型；所述UUV多层次混合式免疫智能体结构为由感知执行层、行为规划层和学习记忆层三层组成的混合控制系统；其中/n所述感知执行层包括传感器、通信器和执行器；传感器抽象来源于UUV感知模块，用于感知水下复杂环境；通信器抽象来源于UUV通信模块，表示UIA个体内部的逻辑通信，以及与其他UIA进行信息交互与通信；执行器抽象来源于UUV动力推进模块，用于执行UIA运动特征的行为规则；/n所述行为规划层由协调控制中心、行为库、反应器、规划器、知识库和决策库组成；协调控制中心根据从感知执行层接收的外界环境状态或者任务进行解释分类：如果感知的是简单或者紧急的情况，则根据信息在行为库中进行信息匹配后将行为规则直接送达反应器，由反应器发给感知执行层；如果感知的是复杂或者时间裕度充分的情况，则通过慎思过程将信息送达规划器，进行推理、规划与决策；送入规划器的信息进行两类处理：如果复杂情况能够通过知识库推理和规划得到求解，则从知识库得出行为规划方案，并通过决策器分析送达反应器进行行为反应；如果复杂情况不能通过知识库推理和规划得到求解，则将信息送达学习记忆层进行行为学习；/n所述学习记忆层由学习中心、状态库和记忆规则库组成；学习中心根据复杂情况的状态和知识进行学习，做出全局规划和决策；复杂情况的状态包括任务使命、载荷、能源、健康状况；/n步骤4：采用形式化描述方法量化步骤3建立的UUV多层次混合式免疫智能体结构模型：/n采用7元组表示UUV多层次混合式免疫智能体结构模型：/nTask=<ID, Type, Goal Set, Knowledge Base, Rule Base, State Set, Plan Set>/n其中：ID为UIA的唯一标号，每一个UIA对应唯一的标识；Type描述UIA的功能类型，所述功能类型包括供给型、探测型、远程型、防御型；Goal Set表示UIA目标集，所述UIA目标集指UIA自身所要达到的目标，以及为了整体的利益所要达到的共同目标；Knowledge Base表示UIA知识库，所述UIA知识库包括UUV感知模块、动力推进模块、控制决策模块和通信模块的知识；Rule Base表示UIA行为规则库；State Set表示UIA状态集；Plan Set表示UIA规划集。/n