CHC算法的無人機航跡規劃方法

       利用改進的遺傳算法--跨世代異物種重組大變異(CHC,Cross generation Heterogeneous recombinationCataclysmic mutation)算法提出了一種無人機的航跡規劃方法.初始種群即初始航線集利用具有啟發式信息的搜索算法產生;適應度函數為距離指標與威脅指標的組合形式;選擇操作群體為當前群體與上世代群體的群體總和,由於大個體群操作,可以更好地保持遺傳多樣性;交叉操作采用單點交叉方法,交叉點取為2條航線中距離最近的2個點;變異操作的步驟是:首先在航線中搜索出2個點,然後算出這2個點之間的直線距離與實際航線距離的比值,如果這個比值小於某一閾值則以這2個點為端點重新規劃一條航線.由於考慮到了無人機約束條件的限製,從而避免了盲目性且加快了收斂速度,仿真結果表明該方法比基本遺傳算法要快而且滿足最優條件。

       自駕儀是無人機實現自主飛行與自主完成各項任務的核心器件。現有商用無人機自駕儀大多沒有進行硬件加固,直接用來執行重大任務時有一定風險。通過分析可知自駕儀組成模塊中對安全性和可靠性影響最大的模塊為控製解算器。根據逐步提高的容錯需求,使用複位器、計數器、反相器、選擇器等簡單器件以及在芯片內部添加簡單代碼,分別設計了單機複位加固方案、雙機熱備加固方案、硬件切換和軟件切換雙機互備加固方案。重點研究了加固方案的可靠性隨時間的變化關係,並進行了對比分析。對加固方案的工作機製進行了模擬,分析了這些方案在處理故障時的係統異常輸出時間等容錯特性。計算表明,這些加固方案可以顯著提高係統的可靠性,其中雙機互備加固方案的可靠性最高。該研究對於指導高可靠性自駕儀設計時在容錯效果與複雜度、成本等方麵進行折中具有較大的參考意義。

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