無(wú)人機(jī)系統(tǒng)自主控制技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

方佳敏

【摘要】隨著信息傳輸技術(shù)的快速發(fā)展，無(wú)人機(jī)系統(tǒng)逐漸成為當(dāng)代信息獲取與信息傳輸?shù)募夹g(shù)手段。因?yàn)槠渚哂休^高的靈活性與自主性，能夠?qū)?zhàn)場(chǎng)進(jìn)行全方位的即時(shí)監(jiān)測(cè)與信息收集。近年來(lái)，無(wú)人機(jī)已經(jīng)逐漸實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的自我控制，一定程度上提升了系統(tǒng)的智能化水平。本文將在對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)自主控制技術(shù)研究現(xiàn)狀的闡述基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析探討其發(fā)展趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】無(wú)人機(jī)系統(tǒng)；自主控制技術(shù)；研究現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)

目前，無(wú)人機(jī)系統(tǒng)整體研發(fā)水平還處于較低水平，主要體現(xiàn)在其自主性與智能化程度不高。還主要是依靠地面操作人員或預(yù)設(shè)程序進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，這在很大程度上限制了無(wú)人機(jī)功效的發(fā)揮。所以當(dāng)務(wù)之急，是進(jìn)一步提升無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的自主性與智能化水平，提高作戰(zhàn)能力。

一、無(wú)人機(jī)系統(tǒng)自主控制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

近年來(lái)，西方發(fā)達(dá)國(guó)家在無(wú)人機(jī)自主控制技術(shù)方面的研究取得了較大的進(jìn)展，其主要體現(xiàn)在自主控制智能態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)的研發(fā)與提高UVI自主水平的預(yù)測(cè)控制模型的建立，并且本分研究機(jī)構(gòu)提出了無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)可靠的自主控制技術(shù)。就當(dāng)前世界各國(guó)成熟運(yùn)用的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)而言，美國(guó)的“全球鷹”和“捕食者”無(wú)人機(jī)系統(tǒng)達(dá)到了2～3級(jí)ACL；無(wú)人戰(zhàn)斗武裝旋翼機(jī)將達(dá)到7～9級(jí)ACL；聯(lián)合無(wú)人空戰(zhàn)系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)5～6級(jí)ACL。目前，由于我國(guó)對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)自主控制技術(shù)的研究起步較晚，無(wú)人機(jī)平臺(tái)的自主控制能力還比較低，只能解決一般性的飛行控制問(wèn)題，對(duì)于更加復(fù)雜的飛行任務(wù)還不能順利完成，如對(duì)于敵方高密度防空火力下的大縱深火力偵察或直接打擊等。在復(fù)雜的飛行條件下，無(wú)人機(jī)的自主飛行控制一直是一個(gè)研究難題，如無(wú)人機(jī)自主飛行控制中自主著陸、飛行調(diào)整、路徑設(shè)置與飛行規(guī)劃等問(wèn)題。我國(guó)學(xué)者對(duì)此的研究已取得一定成效，例如提出了無(wú)人戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)分層式智能控制結(jié)構(gòu)以及無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)可變權(quán)限自主的方法及結(jié)構(gòu)等。

總體而言，國(guó)內(nèi)外在無(wú)人機(jī)系統(tǒng)自主控制技術(shù)方面缺乏較高的水平，在不確定時(shí)間中，其處理、判斷與感知方面的能力明顯不足，往往只能實(shí)現(xiàn)確定環(huán)境中的半自主或自主控制，這樣是并非是真正意義上的無(wú)人機(jī)自主控制系統(tǒng)。不過(guò)隨著科技的發(fā)展，無(wú)人機(jī)系統(tǒng)也在逐步完善，現(xiàn)已經(jīng)開(kāi)始向“人在回路上”的監(jiān)督控制方向轉(zhuǎn)變，從而達(dá)到完全自主控制的目的。

二、無(wú)人機(jī)系統(tǒng)自主控制技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

在無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的自主控制技術(shù)方面，我國(guó)的研究起步較晚，也缺乏有效的手段來(lái)快速的處理、傳輸和獲取信息，因此需注意以下無(wú)人機(jī)自主控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

（一）無(wú)人機(jī)系統(tǒng)自主控制系統(tǒng)更加自主化

首先可對(duì)無(wú)人機(jī)的集群自組織技術(shù)和離機(jī)自主控制代理技術(shù)的方向進(jìn)行研究。無(wú)人機(jī)的集群自組織技術(shù)主要是以高度對(duì)抗的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境為依據(jù)，利用無(wú)人機(jī)集群來(lái)理解動(dòng)態(tài)化的任務(wù)，自主完成多目標(biāo)的搜索、跟蹤和打擊等任務(wù)，其成本優(yōu)勢(shì)相當(dāng)明顯。同時(shí)，其能夠以自然界的自主機(jī)制為基礎(chǔ)，在無(wú)法集中控制條件下利用信息的交換來(lái)控制多架具有自主能力的無(wú)人機(jī)，提高自主協(xié)作的程度，減少人為干預(yù)，保證預(yù)期作戰(zhàn)任務(wù)的圓滿完成。此外，對(duì)于復(fù)雜通信以及不確定的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境，將離機(jī)自主控制代理配置到任務(wù)控制站之中，這樣就能夠保證自主控制器與機(jī)載程序的無(wú)縫連接，保證不同的控制平臺(tái)兼容穩(wěn)定。通常而言，離機(jī)自主控制代理能有效的完成基本的自主飛行任務(wù)，并在任務(wù)中規(guī)避碰撞威脅，做好基本任務(wù)剖面的自動(dòng)控制；而控制權(quán)能夠無(wú)縫遷移機(jī)載自主控制其和任務(wù)控制站，降低操作人員的工作強(qiáng)度，保證可變權(quán)限自主控制的實(shí)現(xiàn)。

（二）無(wú)人機(jī)系統(tǒng)自主控制技術(shù)更加智能化

其次，可開(kāi)展無(wú)人機(jī)系統(tǒng)智能發(fā)育機(jī)制和人系統(tǒng)綜合顯控技術(shù)的研究。對(duì)于無(wú)人機(jī)系統(tǒng)智能發(fā)育機(jī)制而言，其主要研究無(wú)人機(jī)對(duì)發(fā)展環(huán)境深度的認(rèn)知，利用模型算法和人類智能發(fā)育機(jī)理來(lái)建立無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的智能發(fā)育機(jī)制，從而強(qiáng)化無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)能力、推理能力和學(xué)習(xí)能力。而人系統(tǒng)綜合顯控技術(shù)主要是對(duì)控制系統(tǒng)與操作人員之間的協(xié)作問(wèn)題加以支持，使操作人員能夠理解系統(tǒng)提供的建議與狀態(tài)，并利用自然方式科學(xué)指導(dǎo)智能控制系統(tǒng)，保證人機(jī)智能的有效融合，促進(jìn)人機(jī)系統(tǒng)綜合效能的提高。

（三）無(wú)人機(jī)系統(tǒng)自主控制系統(tǒng)更加協(xié)同門戶化

再次，是開(kāi)展基于故障預(yù)測(cè)的任務(wù)規(guī)劃技術(shù)和不確定環(huán)境下多無(wú)人機(jī)協(xié)調(diào)控制技術(shù)的研究。要想提高無(wú)人機(jī)的可維護(hù)性、可靠性和安全性，降低成本，需要科學(xué)運(yùn)用綜合健康管理技術(shù)。當(dāng)前診斷與檢測(cè)技術(shù)較為成熟，但是壽命預(yù)測(cè)尚未完善，只對(duì)突發(fā)情況的任務(wù)有較好的規(guī)劃，因此以故障預(yù)測(cè)為基礎(chǔ)的實(shí)時(shí)任務(wù)規(guī)劃也需要相應(yīng)執(zhí)行，以促進(jìn)系統(tǒng)作戰(zhàn)能力的提高，強(qiáng)化任務(wù)基礎(chǔ)的實(shí)用性與前瞻性。此外，技術(shù)的進(jìn)步也使得當(dāng)前的作戰(zhàn)環(huán)境日趨復(fù)雜，單平臺(tái)的作戰(zhàn)能力畢竟有限，因此，無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的單平臺(tái)作戰(zhàn)也需要向多無(wú)人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)方向發(fā)展，做好多機(jī)協(xié)調(diào)的合理控制，使得工作流程與結(jié)構(gòu)得到最大優(yōu)化。

三、結(jié)論

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，無(wú)人機(jī)系統(tǒng)自主控制技術(shù)作為一項(xiàng)全新的技術(shù)，其在未來(lái)信息戰(zhàn)爭(zhēng)中具有重要的作用。目前由于相關(guān)技術(shù)的缺乏，無(wú)人機(jī)系統(tǒng)自主控制技術(shù)作為極具前景與挑戰(zhàn)的戰(zhàn)略課題，提高當(dāng)前無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的自主性仍是業(yè)界研究的重點(diǎn)方向。本文就對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)自主控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并詳細(xì)指出了其需要重點(diǎn)研究的方向。

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