基于类神经网络模型的电路自主修复方法

为进一步提高电子系统在恶劣环境下的生存能力,对利用演化硬件实现电路自主修复的方法进行了研究。首先,根据FPGA芯片与多层前馈神经网络的相似性,建立了一个可用于数字电路演化的门级电路模型,设计了专用的二进制列向量编码方法;然后,给出了实现电路自主修复的工作流程,探讨了进行电路故障诊断和修复的途径,提出了快速重构与演化相结合的电路修复方法。Matlab仿真试验表明：基于类神经网络模型的遗传算法较适合进行演化修复操作;修复效果分析表明：快速重构与演化修复相结合的修复方法比单纯依靠演化修复更为便捷。     

电子系统的电磁仿生研究与进展

随着电磁环境愈发复杂、多变，应用于电子系统的传统电磁抗扰方式的不足正日渐突出。相比之下，生物却在可靠性、抗扰性、自适应和自修复等方面表现出明显的优势。对生物“自组织”现象进行了研究，指出了生物与电子系统的相似与不同，提出了“电磁仿生”概念。借助演化硬件这一平台，尝试着在人工电子系统中将“被组织”与“自组织”进行有机结合，使其具备生物的多种优良特性，从而提高系统在复杂电磁环境中的可靠性与适应性。     

内进化演化硬件平台的设计与实现

在讨论内进化演化硬件运行机制的基础上,详细介绍了基于虚拟可重构电路(VRC)的演化硬件平台的实现方法及演化平台的组成,描述了可重配置功能块(CFB)组成的阵列及CFB之间通过多路选择开关电路建立信号传输通道。在此基础上进行了1位全加器的演化,证明了这种方法的有效性。     

选择算子对演化硬件进化速度影响的研究

演化硬件能使武器装备系统像生物一样改变自身的结构以适应环境的变化。介绍了演化硬件的基本理论,借助于数学推导,详细分析了选择算子对进化速度的影响,提出了一个提高进化速度的方法,并通过进化实验进行验证。     

使用位流重定位与差异配置在线演化数字系统

利用位流重定位与差异配置技术对现有基于动态部分重构的演化硬件实现方法进行改进,以解决其演化复杂电路时位流存储开销大和演化速度慢的问题。利用Xilinx早期获取部分重构技术,定制能实现位流重定位的可演化IP核。原始位流文件经设计形成算子核位流库存于外部CF卡上,方便系统调用。将现场可编程门阵列片内软核处理器Micro Blaze作为演化控制器,采用染色体差异配置技术,在线实时调节可演化IP核的电路结构,构成基于片上可编程系统的自演化系统。以图像滤波器的在线演化设计为例,在Virtex-5现场可编程门阵列开发板ML507上对系统结构和演化机制进行验证,结果表明,所提演化机制能有效节省位流存储空间,提高演化速度。     

仿生自修复硬件多层结构模型

针对仿生自修复硬件细胞间信号传输复杂、效率低等问题,借鉴内分泌系统中激素的传输方式,提出基于片上网络和近邻连接的4层仿生自修复硬件结构模型,并以实现有限脉冲响应滤波器为例,对模型进行详细论述。基于该模型的自修复硬件,具有灵活的布线能力与良好的容错能力,表明该模型为高可靠性自修复硬件设计提供了新途径。     

基于二次繁殖的自适应差分演化算法

分析了差分演化算法的基本原理，针对基本差分演化算法对控制参数选择敏感性强、算法后期收敛速度较慢等问题，提出了基于二次繁殖的自适应差分演化算法，并通过实验对改进算法的性能进行测试。实验结果表明，改进算法的性能优于基本差分演化算法和自适应差分演化算法。     

基于硬件复用的RS编码与译码体系结构

基于FPGA可重复配置原理,提出了一种硬件复用的RS码编码译码体系结构,用以解决传统RS码编译码器实现方式硬件资源消耗量大的问题.该编译码器中的可重构计算模块可根据配置信息改变逻辑电路结构,满足编码和译码过程中不同算法的计算需要.最后,采用VHDL实现了以上编译码器,并在Quartus II中进行了综合验证.结果表明:该编译码器能满足多种纠错能力的RS码编译码,通过硬件复用技术可提高硬件资源利用效率.     

电子装备应急维修技术

针对战场和恶劣环境下装备的应急维修和现场原位抢修的需求,引入智能结构的自适应与自修复思想,将在系统重构功能统一组织为应急维修致动器,既能重配置硬件赋予新功能,也能将遗传算法与硬件结合实现自身结构的进化,使装备具有自适应性、自组织、自修复特性,有很强的灵活性和实用性,为应急维修和现场原位抢修提供了一条有效的途径。     

改进的笛卡尔遗传编程组合电路演化设计

利用笛卡尔遗传编程进行电路演化时,存在收敛速度慢、收敛时间波动较大等问题．对笛卡尔遗传编程中的可编程单元模型进行改进,增加与目标函数相关的逻辑运算,去除无关的逻辑运算,从而提高演化算法命中目标的概率．利用改进的笛卡尔遗传编程方法分别对电机换相电路和乘法器等组合电路进行演化设计．结果表明,改进后的方法明显缩短了电路演化生成的时间,且收敛时间波动较小．