《電子技術(shù)應(yīng)用》
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支持多任務(wù)的綜合電子系統(tǒng)動態(tài)重構(gòu)設(shè)計與實現(xiàn)
電子技術(shù)應(yīng)用
王小輝1，張濤2，陳春燕1
1.中國運載火箭技術(shù)研究院研究發(fā)展中心；2.西北工業(yè)大學(xué) 軟件學(xué)院
摘要： 為了滿足無人機多任務(wù)模式的要求，有效實現(xiàn)任務(wù)重構(gòu)，對多任務(wù)模式下綜合電子系統(tǒng)的重構(gòu)問題進(jìn)行研究，提出一種基于改進(jìn)飛蛾撲火優(yōu)化算法的重構(gòu)算法。根據(jù)綜合電子系統(tǒng)重構(gòu)模型和重構(gòu)算法，設(shè)計了多任務(wù)可重構(gòu)綜合電子系統(tǒng)。針對改進(jìn)的飛蛾撲火優(yōu)化算法進(jìn)行了仿真實驗，并對實驗結(jié)果進(jìn)行分析驗證，與差分進(jìn)化算法和標(biāo)準(zhǔn)飛蛾撲火優(yōu)化算法進(jìn)行對比實驗。實驗證明重構(gòu)算法通過對多目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，能夠快速迭代生成高質(zhì)量的重構(gòu)藍(lán)圖，滿足了綜合電子系統(tǒng)的多任務(wù)模式需求。
中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.234742
中文引用格式： 王小輝，張濤，陳春燕. 支持多任務(wù)的綜合電子系統(tǒng)動態(tài)重構(gòu)設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2024，50(7)：71-77.
英文引用格式： Wang Xiaohui，Zhang Tao，Chen Chunyan. Design and implementation of dynamic reconfiguration for multi-tasking integrated electronic system[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(7)：71-77.
Design and implementation of dynamic reconfiguration for multi-tasking integrated electronic system
Wang Xiaohui1，Zhang Tao2，Chen Chunyan1
1.R&D Department， China Academy of Launch Vehicle Technology； 2.School of Software， Northwestern Polytechnical University
Abstract： In order to meet the requirements of UAV multi-mission mode and effectively realize mission reconfiguration, this paper researches the reconfiguration problem of integrated electronic system in multi-mission mode and proposes a reconfiguration algorithm based on the improved moth-flame optimization algorithm. According to the integrated electronic system reconfiguration model and reconfiguration algorithm, the multi-mission reconfigurable integrated electronic system is designed. The simulation experiment is conducted for the improved moth-flame optimization algorithm, and the results are analyzed and verified to compare the experiment with the differential evolutionary algorithm and the standard mothballing optimization algorithm. The experiment proves that the reconfiguration algorithm is able to generate high-quality reconfiguration blueprints quickly and iteratively by optimizing multi-objectives, which meets the multitasking mode requirements of integrated electronic systems.
Key words : integrated electronic system；reconfiguration；moth-flame optimization algorithm

引言

隨著新一代無人機的智能化和信息化快速發(fā)展，無人機作戰(zhàn)模式和場景越來越復(fù)雜，無人機需要自適應(yīng)地支持多種任務(wù)模式[1-2]。傳統(tǒng)單一載荷和功能的綜合電子系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足新一代無人機的需求，為了滿足無人機的多任務(wù)模式需求，如何有效地實現(xiàn)任務(wù)重構(gòu)成為綜合電子系統(tǒng)（Integrated Modular Avionics, IMA）研究的重點。

重構(gòu)技術(shù)是一直是國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的熱點，但是關(guān)注點更多地集中在故障重構(gòu)、重構(gòu)建模[3-4]和重構(gòu)分析[5-7]等方面，在任務(wù)重構(gòu)方面的研究較少[8-9]。目前，重構(gòu)藍(lán)圖的設(shè)計方式主要分為人工設(shè)計和傳統(tǒng)算法設(shè)計。在人工設(shè)計中，由于設(shè)計人員的經(jīng)驗和專業(yè)水平的差異等因素，會導(dǎo)致重構(gòu)藍(lán)圖的質(zhì)量參差不齊。而傳統(tǒng)算法主要考慮系統(tǒng)重構(gòu)配置后的可行性，對系統(tǒng)重構(gòu)后的負(fù)載情況以及穩(wěn)定性方面考慮較少。

重構(gòu)藍(lán)圖的生成過程中，需要綜合考慮負(fù)載均衡、重構(gòu)時間、重構(gòu)影響和通信負(fù)載等多個因素，是一個多目標(biāo)優(yōu)化的問題[10-11]。為解決多目標(biāo)優(yōu)化的系統(tǒng)重構(gòu)問題，基于種群進(jìn)化思想的遺傳算法[12]和差分進(jìn)化算法（Differential Evolution）[13]雖然可獲得最優(yōu)重構(gòu)調(diào)度解，但求解時間過長。模擬退火[14]等啟發(fā)式算法雖然可以解決多目標(biāo)重構(gòu)問題，但卻容易陷入局部最優(yōu)。使用強化學(xué)習(xí)中的Q學(xué)習(xí)[15]在低維重構(gòu)上可以實現(xiàn)快速重構(gòu)，但容易震蕩導(dǎo)致難以收斂。飛蛾撲火優(yōu)化算法（Moth-flame Optimization Algorithm）[16]是一種新穎的群體智能優(yōu)化算法，該算法具有搜索精度高、收斂速度快和全局性優(yōu)不易落入局部極值等優(yōu)點。綜上考慮，本文提出一種基于飛蛾撲火優(yōu)化算法的支持多任務(wù)綜合電子系統(tǒng)動態(tài)重構(gòu)方法。


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http://ihrv.cn/resource/share/2000006074


作者信息：

王小輝1，張濤2，陳春燕1

（1.中國運載火箭技術(shù)研究院研究發(fā)展中心，北京 100076；

2.西北工業(yè)大學(xué) 軟件學(xué)院，陜西 西安 710025）


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