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第15章 接下來的內容就讓弗雷講吧

“多無人機協同控制可以分解為協同目標分配、協調路徑規劃、可行軌跡生成、漸進軌跡跟蹤等具備時間遞序特性的多個子問題。”

“其最核心的目的就是在考慮協同約束的情況下為多架無人機規劃路徑,使它們能以最小的代價合作完成任務。”

“為此,常用的方法包括以A*算法為例的離散搜索算法,其……”

“以魚群、蟻群算法為例的智能搜索算法,主要概念來源于……”

“以及引入了先驗知識,更加靈活的神經網絡算法,其核心是……”

陳群教授在上面慷慨激昂的講了半天,航空學院這邊的學生聽得是不亦樂乎,熱血沸騰。

協同控制作為大外環控制,是凌駕于單機控制之上,用來減輕或者替代人類飛行員和指揮官工作的算法。

只有理解了飛行器單機控制算法的主要概念,對其輸入和輸出,以及中間的計算流程極為清楚,才能精準get到陳群教授所講授的內容。

所以毫無疑問,吳院長手底下的那群學生幾乎就像是聽故事一樣,幻燈片上的每一個字都認識,但合在一起就不知道在講什么了。

不過隨著陳群教授的匯報結束,吳院長打開了他的幻燈片,形勢瞬間逆轉。

“我們課題組之前進行的項目主要集中在微電子集成電路設計上,主要工作部分……”

“首先介紹一下無指令集的FPGA可編程門陣列,其具備全量的可編程元器件,能夠根據用戶的需求生成包括從基礎74系列集成電路到高性能CPU之間的各種產品。”

“之后是處理器,其按照指令集劃分可以分為復雜指令集CISC和精簡指令集RICS兩種架構,根據應用需求,我們此次把重點放在精簡指令集架構的處理器上。”

“當前市面上常用的RISC架構處理器可分為微處理器MCU,高效能RISC處理器ARM,通用數字信號處理器DSP……”

“以德州儀器的TMS320C67x型DSP處理器為例,其使用VLIW指令集,擁有32位浮點運算精度。”

“內含2個定點算術邏輯單元ALU,4個定點/浮點算術邏輯單元ALU,2個定點/浮點乘法器,每個周期可以執行……”

同樣的,吳院長所介紹的東西包含大量晦澀難懂的英文縮寫,即便他已經貼切的加入了中文名稱,但依然讓航空學院的學生如同看天書一般。

這些人或多或少都自己編寫過程序,本以為對于電子方面的知識能聽懂一點。

只不過他們萬萬沒想到,軟件與硬件之間的差別,簡直比人跟狗之間的差距還要大。

兩位教授看著手底下學生那迷茫的眼神,心中不免有些慶幸。

幸虧提前看了張弗雷寫的那部分內容,不然恐怕連他們自己也無法理解對方到底想要表達什么意思。

“航空飛行器和微電子電路兩個專業的知識差別確實有些大,理解起來有點困難。”

吳院長喝了口水潤了潤喉嚨,隨后看著張弗雷,臉上露出了微笑。

“不過大家倒不用擔心因為聽不懂而導致不能參與進這個項目之中,我跟陳老師特意安排弗雷寫了點兩個專業如何交互的內容。”

“接下來的內容,就讓弗雷來給大家講吧!”

弗雷?

他是誰?

難道這個項目還有另外一個教研室參與嗎?

大部分人都露出了疑惑的表情,只有幾個跟張弗雷熟絡的人張大了嘴巴。

他們看著張弗雷對著大家鞠了一躬,隨后坐到吳院長剛剛坐的位置。

其他人這才明白過來弗雷是誰,不過另一個疑問隨即出現在他們腦子里。

剛剛介紹的時候,吳院長不是說他是新來的研究生么,怎么就到臺子上匯報去了?

張弗雷自己也有些無奈,由于兩位教授都把交叉介紹的部分交到他的手上,所以他寫的時候會不可避免的把兩部分聯系到一起。

所以當兩位教授對接的時候便發現了其中的端倪,由于第一次見面會主要目的就是讓手底下的學生相互認識并對整個項目有一定的了解,所以他們干脆就把這部分的內容統一放到了張弗雷手上。

講的更加清楚流暢不說,也能給以后兩個課題組協作的時候確定一個執行人出來。

“我主要給大家介紹一下這兩個專業之間對接的主要抓手,同時對剛剛兩位教授講的內容進行一些補充。”

“應用于協同控制算法的飛控硬件與傳統不同,其除了對運算性能有較高要求以外,同時還需要有更加開放便捷的通訊接口作為支撐。”

“以比較簡單的智能搜索算法——粒子群算法為例,其在運行時需要時刻知道當前所有無人機的飛行狀態,這些狀態包括位置、速度、姿態、單機故障情況……”

“單機數據總量在15-20個單精度變量以上,算上通信時所需的幀頭、幀尾以及校驗位,至少需要80個字節以上的數據包。”

“而且其運算頻率也直接關系到整個協同控制的靈活性,整個控制算法包含為所有無人機計算軌跡的路徑規劃算法,通常是Dubins曲線或者畢達哥拉斯曲線,其主要計算量集中在矩陣乘法之上。”

“按照單次乘法將其分解,根據所查詢的資料,乘法計算占比55%,加法運算占比30%,剩下的為各種IO……”

以飛控為主講完資源消耗之后,張弗雷轉頭又以典型處理器介紹了各種常用函數的性能優劣。

“以求最大值算法為例,由于飛控中的數據一般不具備有序性,所以需要通過窮舉法來進行求解。”

“這在很大程度上會帶來很大的運算負擔,因此在開發路徑追蹤指令解算算法時應避免用類似方式來對當前位置進行判斷。”

“通過起點位置,以序列和過點判據的方式進行計算會是更好的選擇。”

“就剛才吳教授所講的TMS320C67x型DSP處理器,其VLIW指令集專門就并行指令運行進行過優化,因此在設計智能算法的數值迭代部分時可以……”

跟剛剛兩位教授所講的那種更偏重于整體概括,高屋建瓴的內容不同,張弗雷的匯報顯的更加平易近人一點。

在場的人都是聰明人,所以一經點撥就立刻明白了這個項目的核心內容到底是什么,而且很快就根據自己現在研究的方向挖掘到了切入點。

所以見面會一進入自由討論階段,場面便立刻變得火熱起來。

“我認為在引入協同控制算法的時候應對單無人機的行為同樣進行規定,這樣才能具備更高的智能性,例如……”

“DSP處理器雖然數學運算能力較強,但其開放性不足,可以使用FPGA+DSP的結構來設計……”

眾多博士的思維在屋子里碰撞出火花,由于只是一次見面會,雙方教授并沒有安排秘書,于是張弗雷便成了記錄大家討論內容的那個人。

記錄遠比單純的聽更會逼迫人去思考,張弗雷原本以為自己了解的夠多了,但聽了這些博士的發言后才明白一件事。

自己只是在廣度上有優勢,但在各個方向的深度上,還比不過這些深耕已久的研究者們。

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