本發(fā)明涉及智能控制，更具體地說，它涉及一種土地資源環(huán)境監(jiān)測控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、無人機在土地資源環(huán)境的監(jiān)控任務(wù)中有著廣泛的應(yīng)用前景，通過遙測可以代替大量的人工測繪工作和分區(qū)識別工作。為了高效完成監(jiān)控任務(wù)，需要為無人機規(guī)劃最優(yōu)飛行航線。傳統(tǒng)的航線規(guī)劃方法主要依賴于人工設(shè)計或啟發(fā)式算法，難以應(yīng)對日益復(fù)雜多變的任務(wù)需求，尤其是對于城市擴展和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)導(dǎo)致的土地資源環(huán)境變化來說，首先遙測環(huán)境受到施工的影響，而且這些人為活動對于土地資源環(huán)境的影響是高頻動態(tài)變化的，導(dǎo)致任務(wù)需求和環(huán)境的高頻動態(tài)變化，更提高了航線規(guī)劃的難度。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種土地資源環(huán)境監(jiān)測控制系統(tǒng)，解決相關(guān)技術(shù)中傳統(tǒng)的航線規(guī)劃方法主要依賴于人工設(shè)計或啟發(fā)式算法，難以應(yīng)對城市擴展和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)導(dǎo)致的土地資源環(huán)境變化的監(jiān)測需求的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明提供了一種土地資源環(huán)境監(jiān)測控制系統(tǒng)，包括：

3、監(jiān)測區(qū)域空間數(shù)據(jù)采集模塊，其用于采集監(jiān)測區(qū)域的空間數(shù)據(jù)。

4、無人機數(shù)據(jù)采集模塊，其用于采集無人機的運行參數(shù)和運行狀態(tài)；

5、監(jiān)測任務(wù)解析模塊，其用于對監(jiān)測任務(wù)進行解析來獲得多個可操作的子任務(wù)；

6、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化模塊，其用于構(gòu)建包括一個結(jié)構(gòu)維度的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，在這個結(jié)構(gòu)維度上包含的基本結(jié)構(gòu)要素為對象，結(jié)構(gòu)化的方法包括：

7、提取能夠關(guān)聯(lián)特定的特征的對象；

8、將提取的對象與其關(guān)聯(lián)的特定的特征之間建立映射；

9、對于任意兩個對象，如果關(guān)聯(lián)的特定的特征之間存在與監(jiān)測任務(wù)有關(guān)的關(guān)聯(lián)性或者對象之間存在與監(jiān)測任務(wù)有關(guān)的關(guān)聯(lián)性，則這兩個對象之間構(gòu)建對象聯(lián)系；

10、模式識別模塊，其用于通過飛行控制模型對結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進行特征識別，來獲取所有無人機用于執(zhí)行監(jiān)測任務(wù)的飛行控制策略。

11、進一步地，提取的能夠關(guān)聯(lián)特定的特征的對象包括：監(jiān)測區(qū)域、無人機、子任務(wù)、人工執(zhí)行者、地面協(xié)作車輛、協(xié)作任務(wù)。

12、進一步地，對象與其關(guān)聯(lián)的特定的特征如下：

13、監(jiān)測區(qū)域關(guān)聯(lián)的特定的特征包括：監(jiān)測區(qū)域的空間數(shù)據(jù)；

14、無人機關(guān)聯(lián)的特定的特征包括：無人機的運行參數(shù)和運行狀態(tài)；

15、子任務(wù)關(guān)聯(lián)的特定的特征包括：子任務(wù)的標(biāo)題、子任務(wù)的任務(wù)目標(biāo)、子任務(wù)的優(yōu)先級、用于實施子任務(wù)的必要信息；

16、人工執(zhí)行者關(guān)聯(lián)的特定的特征包括：人工執(zhí)行者的位置、作業(yè)區(qū)域；

17、地面協(xié)作車輛關(guān)聯(lián)的特定的特征包括：地面協(xié)作車輛的行駛路線、預(yù)計到達時間；

18、協(xié)作任務(wù)關(guān)聯(lián)的特定的特征包括：協(xié)作完成的任務(wù)類型、協(xié)作任務(wù)的區(qū)域范圍、協(xié)作任務(wù)的優(yōu)先級。

19、進一步地，與監(jiān)測任務(wù)有關(guān)的關(guān)聯(lián)性包括：

20、子任務(wù)被執(zhí)行于監(jiān)測區(qū)域；

21、無人機可能執(zhí)行子任務(wù)；

22、人工執(zhí)行者執(zhí)行協(xié)作任務(wù)；

23、地面協(xié)作車輛執(zhí)行協(xié)作任務(wù)；

24、無人機可能執(zhí)行協(xié)作任務(wù)；

25、協(xié)作任務(wù)歸屬于子任務(wù)。

26、進一步地，飛行控制策略包括：飛行的軌跡、動作、速度、加速度、航向角、高度、拍照動作。

27、進一步地，飛行控制模型包括第一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)識別層、第二數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)識別層、隨機因子混合層、張量層和飛行控制輸出層，其中第一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)識別層輸入結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，輸出所有對象的第一隱藏特征到隨機因子混合層，第二數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)識別層輸入結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，輸出所有對象的第二隱藏特征到隨機因子混合層，隨機因子混合層引入隨機性，然后輸出第三隱藏特征到飛行控制輸出層，飛行控制輸出層輸出無人機用于執(zhí)行監(jiān)測任務(wù)的飛行控制策略。

28、進一步地，第一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)識別層為多層結(jié)構(gòu)，其第l層的計算公式如下：

29、

30、表示第l層的第v個對象的第一對象識別特征，表示第l-1層的第u個對象的第一對象識別特征，和分別表示與對象v和對象u存在對象聯(lián)系的對象的集合，表示集合的基數(shù)，表示第一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)識別層的第l層的平面識別權(quán)重矩陣，，e表示總層數(shù)，l=1時，表示第u個對象關(guān)聯(lián)的特征，l=e時等于對象v的第一隱藏特征，是sigmoid函數(shù)；

31、第二數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)識別層的計算公式如下：第二數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)識別層為多層結(jié)構(gòu)，其第l層的計算公式如下：

32、

33、

34、其中表示第l層的第v個對象的聚合表示，和分別表示第l層和第l-1層的第v個對象的第二對象識別特征，表示與對象v存在對象聯(lián)系的對象的集合；表示全稱量詞符號；表示第l-1層的第u個對象的第二對象識別特征，，e表示總層數(shù)，l=1時，表示第u個對象關(guān)聯(lián)的特征，l=e時等于對象v的第二隱藏特征，表示第l層的聚合函數(shù)，表示第二數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)識別層的第l層的平面識別權(quán)重矩陣，σ表示sigmoid函數(shù)；

35、隨機因子混合層的計算公式如下：

36、

37、其中表示第三特征矩陣，其一個行向量表示一個對象的第三隱藏特征，表示第一特征矩陣，其一個行向量表示一個對象的第一隱藏特征，表示第二特征矩陣，其一個行向量表示一個對象的第二隱藏特征，表示多維噪聲，表示多維標(biāo)準(zhǔn)高斯分布，表示單位矩陣；

38、飛行控制輸出層的計算公式如下：

39、

40、其中表示第一輸出向量，其一個分量表示一個飛行控制策略被選擇的概率值，選擇概率值最大的飛行控制策略作為無人機用于執(zhí)行監(jiān)測任務(wù)的飛行控制策略，表示輸出層權(quán)重參數(shù)。

41、進一步地，土地資源環(huán)境監(jiān)測控制系統(tǒng)還執(zhí)行以下內(nèi)容：根據(jù)無人機實際采集的圖像信息來更新結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，更新包括：

42、監(jiān)測區(qū)域關(guān)聯(lián)的特定的特征中增加該監(jiān)測區(qū)域的無人機采集的圖像；

43、無人機關(guān)聯(lián)的特定的特征中增加該無人機采集的圖像和無人機實際的飛行軌跡；

44、子任務(wù)關(guān)聯(lián)的特定的特征中增加該子任務(wù)關(guān)聯(lián)的無人機采集的圖像；

45、然后改造前述的飛行控制模型，在其基礎(chǔ)上增加上用于識別監(jiān)測任務(wù)受到影響的變化的分支，該分支包括任務(wù)動態(tài)識別層、特征融合層和任務(wù)動態(tài)輸出層，其中任務(wù)動態(tài)識別層輸入第一特征矩陣，輸出第四隱藏特征矩陣到特征融合層和任務(wù)動態(tài)輸出層，特征融合層還輸入第三特征矩陣，然后輸出融合特征到飛行控制輸出層，任務(wù)動態(tài)輸出層輸出子任務(wù)的任務(wù)目標(biāo)。

46、任務(wù)動態(tài)識別層的計算公式如下：

47、

48、其中d表示第四隱藏特征矩陣，其一個行向量表示一個對象的第四隱藏特征，表示第一權(quán)重參數(shù)，表示第一偏置參數(shù)；

49、特征融合層的計算公式如下：

50、

51、其中，表示融合特征，表示特征組合函數(shù)（拼接函數(shù)或求和函數(shù)），和分別表示第二和第三權(quán)重參數(shù)。

52、改造后的飛行控制輸出層的計算公式如下：

53、

54、其中表示第二輸出向量，其一個分量表示一個飛行控制策略被選擇的概率值，選擇概率值最大的飛行控制策略作為無人機用于執(zhí)行監(jiān)測任務(wù)的飛行控制策略，表示第四權(quán)重參數(shù)，表示第二偏置參數(shù)。

55、任務(wù)動態(tài)輸出層的計算公式如下：

56、

57、其中表示第i個子任務(wù)目標(biāo)向量，其第i個分量表示第i個任務(wù)目標(biāo)的概率值，選擇概率值最大的任務(wù)目標(biāo)作為第i個子任務(wù)當(dāng)前的任務(wù)目標(biāo)，表示第i個子任務(wù)對應(yīng)的對象的第四隱藏特征，表示第五權(quán)重參數(shù)，表示第三偏置參數(shù)。

58、進一步地，土地資源環(huán)境監(jiān)測控制系統(tǒng)還包括用于通過無線通信來控制無人機按照飛行控制策略運行的無人機控制模塊。

59、本發(fā)明提供了一種存儲介質(zhì)，其用于存儲計算機可讀指令，該計算機可讀指令被計算機讀取時能夠運行前述的一種土地資源環(huán)境監(jiān)測控制系統(tǒng)。

60、本發(fā)明的有益效果在于：

61、本發(fā)明適應(yīng)于城市擴展和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)導(dǎo)致的土地資源環(huán)境的變化的復(fù)雜監(jiān)測任務(wù)來自動生成監(jiān)測效果最優(yōu)化的無人機飛行規(guī)劃。

62、更進一步的，在本發(fā)明的一些實施例中考慮了環(huán)境信息采集的延遲，在策略執(zhí)行過程中動態(tài)的更新特征信息，通過模式學(xué)習(xí)識別子任務(wù)的動態(tài)變化，進行自適應(yīng)動態(tài)規(guī)劃，實現(xiàn)對監(jiān)控需求變化的動態(tài)適應(yīng)。