[發明專利]一種基于遺傳進化的自主無人系統軟件配置項調整方法

有效

• 申請號: 202011437832.1
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112463629B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 丁嶸
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F11/36
• 分類號: G06F11/36;G06F8/41;G06F8/33;G06F8/71;G06N3/12
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 安麗;鄧治平

本發明公開了一種基于遺傳進化的自主無人系統軟件配置項調整方法，針對無人系統軟件的配置項參數，借助ANTLR工具鏈，根據抽象語法樹和規則提取配置項參數，同時寫入YAML參數文件和源碼中。將YAML參數文件中的參數編碼成二進制，作為遺傳算法的基因序列進行計算；源碼放在仿真環境中進行測試，得到測試結果作為計算適應度的基礎。遺傳算法根據適應度對基因序列進行選擇、交叉和變異操作，經過迭代計算，得到適應于該任務、資源、環境的軟件配置項參數。在仿真環境中，通過更改仿真環境的配置以及任務發布的腳本，來更改任務、資源和環境的要求，重新運行腳本，即可進行新的迭代計算，得到新的配置項參數，適應新的任務、資源、環境要求。

技術領域

本發明涉及一種基于遺傳進化的自主無人系統軟件配置項調整方法，屬于無人系統軟件配置技術領域。

背景技術

無人系統軟件的運行情況涉及到很多配置項參數，在不同任務、資源和環境下，不同的配置項參數選擇會使無人設備有不同的運行結果，為了得到更好的運行結果，需要針對不同的任務、資源和環境選擇合適的配置項參數，在文獻《Abdelrasoul,Yassin,AbuBakar Sayuti HM Saman,and Patrick Sebastian.”A quantitative study of tuningROS gmapping parameters and their effect on performing indoor 2D SLAM.”20162nd IEEE international symposium on robotics and manufacturing automation(ROMA).IEEE,2016.》中，為了提高無人設備的建圖算法效果，對參數進行定量研究并分析其對性能的影響，需要人為地測試并調整配置項參數，會花費一定的時間和精力，這是本申請需要解決的問題。

遺傳算法是模擬達爾文生物進化論的自然選擇和遺傳學機理的生物進化過程的計算模型，是一種通過模擬自然進化過程搜索最優解的方法。配置項參數的不同選擇可以作為一個搜索問題去解決，隨著配置項參數的規模增大，組合優化的搜索空間也急劇增大，在計算上用枚舉法很難求出最優解。

對這類復雜的問題，需要把主要精力放在尋求滿意解上，而遺傳算法是尋求這種滿意解的最佳工具之一。由于遺傳算法不能直接處理問題空間的參數，因此必須通過編碼將要求解的問題表示成遺傳空間的染色體或者個體，為了達到好的算法結果，需要對軟件配置項參數進行合適的編碼，并且需要設計合適的選擇、交叉、變異算法以及適應度函數，使遺傳算法能夠有效運行，這些均是本申請需要解決的問題。

ANTLR提供了源碼到抽象語法樹轉換的流程工具，使用IDEA編輯器的ANTLR插件，可以將c++代碼轉換成抽象語法樹，但是該抽象語法樹只有訪問的權限，不能直接操作，參考文獻《Parr,Terence.”ANTLR:Another tool for language recognition.”(2006).》。將只供訪問的抽象語法樹轉換成可以操作的抽象語法樹，并根據軟件源碼的抽象語法樹，從軟件源碼中有效地提取配置項參數，是本申請需要解決的問題。

發明內容

本發明技術解決問題：克服現有技術的不足之處，提供一種基于遺傳進化的自主無人系統軟件配置項調整方法，針對不同的任務、資源、環境自動生成的合適的配置項參數，自動化程度高，減少人力資源的消耗。

本發明所采用的技術方案是：基于遺傳進化的自主無人系統軟件配置項調整方法，包括以下步驟：

步驟(1)：使用IDEA編輯器的ANTLR工具，將無人系統軟件的源碼轉換成抽象語法樹，送至參數提取器；

步驟(2)：參數提取器根據抽象語法樹和要提取的參數類型，匹配對應規則，提取出ROS參數服務器中的參數以及源碼中的參數；

步驟(3)：根據任務、資源、環境的要求，構建仿真測試環境；

步驟(4)：根據步驟(2)中提取出參數的數據類型，隨機生成參數的值；