智能武器站發(fā)展現(xiàn)狀與關(guān)鍵技術(shù)分析

鄭博文，毛保全，鐘孟春，楊雨迎

（陸軍裝甲兵學(xué)院，北京 100072）

0 引言

隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，未來戰(zhàn)爭的形式也隨之發(fā)生著巨大的變化，其主要特點(diǎn)就是盡量減少作戰(zhàn)人員直接介入高風(fēng)險戰(zhàn)斗，提高武器系統(tǒng)的快速反應(yīng)能力和實際戰(zhàn)場環(huán)境中的貢獻(xiàn)程度。因此，智能武器系統(tǒng)引起了國內(nèi)外軍事強(qiáng)國的廣泛關(guān)注，成為高新技術(shù)武器裝備發(fā)展的新方向，特別是阿富汗、伊拉克、敘利亞等近幾次戰(zhàn)爭表明，裝甲部隊已經(jīng)越來越多地參與到城市作戰(zhàn)當(dāng)中，發(fā)展智能武器站成為陸軍城市作戰(zhàn)的迫切需求。目前，在國外無人地面作戰(zhàn)平臺上已經(jīng)可以看到智能武器站的身影，國內(nèi)雖然開始展開對智能武器站的相關(guān)研究工作，但至今沒有成型產(chǎn)品。本文將以國外典型智能武器站為主進(jìn)行分析。

1 智能武器站基本概念及內(nèi)涵

武器站［1］（Weapon Station）：指不同武器與觀瞄、控制等不同功能模塊的組合配置。其中，站（Station）強(qiáng)調(diào)的是具有獨(dú)立功能的平臺（可更換、提供環(huán)境）。武器站按照作戰(zhàn)模式可分為反直升機(jī)武器站、反狙擊手武器站、護(hù)航軍艦武器站、城市作戰(zhàn)專用武器站等。根據(jù)系統(tǒng)控制方式又可分為遙控式武器站、半自主式武器站和自主式武器站。其中，半自主式的控制系統(tǒng)是指具備一定的傳感器數(shù)據(jù)處理能力，生成感知模型能力，或獨(dú)立于有人遙控為主實現(xiàn)部分功能的低水平自主控制，最終指令的啟動和停止均由操作員來控制；自主式的系統(tǒng)控制是指系統(tǒng)的感知、決策、協(xié)同和移動性的有機(jī)結(jié)合，無需人為干預(yù)，根據(jù)非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中的特定控制策略自我決策并連續(xù)執(zhí)行一系列控制功能以實現(xiàn)預(yù)定目標(biāo)的能力［2］。這種能力產(chǎn)生要經(jīng)歷兩個過程：首先，從感覺到記憶再到思維的過程，稱之為“智慧”。其次，智慧的結(jié)果產(chǎn)生了行為和語言，稱之為“能力”，兩者合成為“智能”［3］。

因此，可以理解，半自主式和自主式這種具有一定自主能力的武器站為智能武器站，國外也稱之為無人戰(zhàn)車火力打擊系統(tǒng)、無人平臺火力打擊模塊等。對此，將智能武器站定義為具有自主行為能力進(jìn)行獨(dú)立搜索、識別并攻擊目標(biāo)的可安裝在多種軍用平臺上的相對獨(dú)立的模塊化武器系統(tǒng)。其內(nèi)涵體現(xiàn)在自主性，是在無人干預(yù)或人在環(huán)遙控為主的情況下，機(jī)器利用傳感器和計算機(jī)程序與環(huán)境交互，完成預(yù)期任務(wù)的能力，具有感知和預(yù)判能力、記憶和思維能力、學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力以及行為決策能力等特點(diǎn)［4］。

2 國外智能武器站發(fā)展現(xiàn)狀

智能武器站的發(fā)展，伴隨自主化水平的不斷提高和自主化程度的不斷深化，它在構(gòu)成上不斷融入大量先進(jìn)的、精密的、復(fù)雜的信息化設(shè)備，在技術(shù)上應(yīng)用了人工智能的敵我識別、跟蹤瞄準(zhǔn)、信息聯(lián)通、精確打擊、毀傷評估等先進(jìn)技術(shù)，這些特征是遙控武器站所不具備的，特別是人工智能水平的不斷提升與更迭，智能武器站的發(fā)展也隨之發(fā)生著進(jìn)化與改變。

2.1 自主水平的標(biāo)度

文獻(xiàn)［5］美國陸軍未來作戰(zhàn)系統(tǒng)（FCS）對于智能武器系統(tǒng)自主水平的標(biāo)度作出了說明，如表1 所示。國外學(xué)者如謝里丹和維普蘭克也從10 個層面更全面地描述了人機(jī)交互，如表2 所示。

表1 美國陸軍未來作戰(zhàn)系統(tǒng)（FCS）自主水平標(biāo)度

表2 自主水平等級（謝里丹和維普蘭克，1978 年［6］）

2.2 半自主式智能武器站發(fā)展現(xiàn)狀

目前，半自主式智能武器站技術(shù)是各國大力發(fā)展的主要方向，已初步具備一定的作戰(zhàn)能力和使用功能：一是可以執(zhí)行多種類型的戰(zhàn)術(shù)任務(wù)，主要包括偵察、跟蹤、打擊、通信等；二是在已有成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行加裝改制增強(qiáng)作戰(zhàn)效能；三是可作為一種載體用于多種核心技術(shù)的試驗；四是戰(zhàn)場機(jī)動能力和戰(zhàn)場生存能力較強(qiáng)；五是易與無人作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)相連接，構(gòu)成基本的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能單元。按美國陸軍未來作戰(zhàn)系統(tǒng)（FCS）作出的標(biāo)度來看，目前，半自主式智能武器站多處于“認(rèn)可管理模式”的2 級水平。

1）美國是最早研制和裝備智能武器站的國家。其中，典型代表有：“利劍”（Swords）機(jī)器人，應(yīng)用在伊拉克戰(zhàn)爭中。其打擊模塊含M249 型5.56 mm 班用自動機(jī)槍、M240 型7.62 mm 機(jī)槍和巴雷特M82A1 型12.7 mm 半自動步槍，以及40 mm 榴彈發(fā)射器和多發(fā)噴火武器，無線電控制距離達(dá)1 km；“派克波特”（Pack Bot）無人戰(zhàn)車，美82 空降師在阿富汗反恐作戰(zhàn)中，首次使用Pack Bot 無人戰(zhàn)車在山洞搜查中進(jìn)行作戰(zhàn)。

2）俄羅斯以實戰(zhàn)推動智能武器站的快速發(fā)展。2015 年，在敘利亞武裝斗爭中一戰(zhàn)成名的“平臺-M”、“天王星”系列無人戰(zhàn)車，在強(qiáng)攻伊斯蘭極端勢力據(jù)點(diǎn)的戰(zhàn)斗中被宣稱是世界上第一場以武器機(jī)器人為主的攻堅戰(zhàn)。其火力打擊模塊主要包括視覺系統(tǒng)和武器系統(tǒng)。武器系統(tǒng)配備有機(jī)槍、機(jī)關(guān)炮、反坦克導(dǎo)彈、攻擊隱蔽火力點(diǎn)和輕型裝甲目標(biāo)火箭彈及防空導(dǎo)彈，該系統(tǒng)可自動瞄準(zhǔn)，在自動和半自動控制模式下跟蹤并攻擊目標(biāo)，裝備的光電和雷達(dá)偵查系統(tǒng)可為精確武器提供激光雷達(dá)制導(dǎo)。視覺系統(tǒng)配置一具光電觀瞄裝置，使武器站可以在夜間不借助探測工具的情況下執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)［7］。

3）德國創(chuàng)新將智能化導(dǎo)彈應(yīng)用于智能武器站的設(shè)計。MBDA 公司與Milrem 公司聯(lián)合研制的反坦克無人戰(zhàn)車在2018 年歐洲薩特利防務(wù)展上進(jìn)行了展示。其中無人車任務(wù)載荷的智能武器站達(dá)750 kg，配有1 挺7.62 mm 機(jī)槍，可攜帶2 枚待發(fā)狀態(tài)的MMP 導(dǎo)彈，并配有用于尋獲目標(biāo)的晝/夜傳感器。其中導(dǎo)彈有3 種工作模式，發(fā)射后不管、人在環(huán)控制、車載超視距打擊，光纖數(shù)據(jù)鏈實現(xiàn)了人在環(huán)的控制模式。

除了上述國家外，世界其他軍事強(qiáng)國（如英國、以色列、法國等）也在積極開展智能武器站的研制工作，并開始將其裝備地面無人作戰(zhàn)平臺上，可以說智能武器站的發(fā)展正方興未艾。

2.3 自主式智能武器站發(fā)展現(xiàn)狀

自主式技術(shù)目前還多處于研制實驗階段。目前，美國是研究自主式智能武器站最早，人力、物力、財力投入最多的國家，美國國防部國防高級研究計劃局（DARPA）主持研制的地面無人作戰(zhàn)系統(tǒng)自主地面戰(zhàn)車（ALV）是研究最前沿和最復(fù)雜的，但還沒有應(yīng)用到地面無人作戰(zhàn)平臺的實際裝備。

2.4 智能武器站基本構(gòu)成及功能特點(diǎn)

2.4.1 基本組成

從國外地面無人火力打擊系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀分析，智能武器站主要由火力及槍塔單元、觀瞄單元、目標(biāo)自動識別與智能輔助決策單元、信息與控制單元、火力發(fā)控單元、無線數(shù)傳單元和其他設(shè)備等部分組成。

圖1 智能武器站系統(tǒng)組成框圖

1）火力及槍塔單元：主要由武器子系統(tǒng)和槍塔子系統(tǒng)組成，其中武器子系統(tǒng)包括12.7 mm 機(jī)槍（或7.62 mm 機(jī)槍或14.5 mm 機(jī)槍）、35 mm 自動榴彈發(fā)射器、76 mm 煙幕彈以及輕量化導(dǎo)彈。槍塔子系統(tǒng)主要包括底座、座圈、托架、搖架、供輸彈裝置、電擊發(fā)裝置和導(dǎo)彈發(fā)射裝置等部分。

2）觀瞄單元：主要由光電探測器、光電轉(zhuǎn)臺、控制器組成。其中，光電探測器包含有可見光探測器、紅外熱像儀、激光測距/照射機(jī)；光電轉(zhuǎn)臺包含有高低- 方位旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、伺服電機(jī)、測速裝置、測角裝置；控制器包括有接口板、伺服控制板、伺服驅(qū)動板和電源板等部分組成。

3）目標(biāo)自動識別與智能輔助決策單元：主要由置于信息與處理系統(tǒng)中的高速計算硬件，以及運(yùn)行于硬件系統(tǒng)之上的目標(biāo)識別、跟蹤、智能輔助決策等專用算法和軟件組成。其核心是目標(biāo)檢測、識別、跟蹤、自學(xué)習(xí)和決策算法，在功能和性能上滿足相關(guān)需求。在作戰(zhàn)任務(wù)中，提供威脅判斷、武器選擇、毀傷評估等智能決策支撐。

4）信息與控制單元：該單元是智能武器站的信息處理中心，主要完成目標(biāo)智能識別、圖文疊加處理、智能輔助決策、彈道解算、射擊控制、綜合信息接口及處理功能，由數(shù)字信息處理板、圖像信息處理板、網(wǎng)絡(luò)交換板、數(shù)據(jù)記錄板電源轉(zhuǎn)換板組成。

5）火力發(fā)射控制單元：該單元是發(fā)射控制驅(qū)動響應(yīng)單元，控制武器系統(tǒng)的各種擊發(fā)機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)擊發(fā)控制。主要由信號處理、信號發(fā)控、安全保險及狀態(tài)反饋等部分。

6）無線數(shù)據(jù)傳輸單元：主要包括無人車載天線、無人車載數(shù)據(jù)終端、操控臺數(shù)傳天線與操控臺數(shù)據(jù)終端等。

7）輔助單元：主要包括配電控制箱、旋轉(zhuǎn)連接器和聯(lián)接電纜等設(shè)備。

2.4.2 總體功能

1）具備遠(yuǎn)距離自主觀察、瞄準(zhǔn)、射擊的功能；

2）具備復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境下目標(biāo)自動探測、定位、跟蹤、鑒別和處理目標(biāo)的能力；

3）具備智能化與射擊安全控制功能；

4）具有自主式和遙控式打擊作戰(zhàn)方式，可實時響應(yīng)人工平臺的指揮；

5）具備動態(tài)精確打擊、行進(jìn)間射擊和對空自衛(wèi)射擊能力；

6）具備機(jī)槍、榴彈和導(dǎo)彈等武器集成功能；

7）具備信息聯(lián)通能力。具備有人和無人相結(jié)合、地面和空中相結(jié)合、遠(yuǎn)程和近戰(zhàn)相結(jié)合的通信能力，具有高寬帶、遠(yuǎn)距離、低延時、強(qiáng)抗毀、易維護(hù)、可自毀通信能力；

8）具備基本故障自診斷功能，快速查找故障源；

妊高癥是妊娠期的高血壓疾病,是妊娠階段的特有疾病,主要是妊娠20周以及產(chǎn)后2周之間發(fā)病,患者出現(xiàn)了高血壓,蛋白尿和水腫等表現(xiàn),嚴(yán)重患者還會昏迷抽搐,也是孕婦和胎兒死亡的重要原因[1]。預(yù)見性護(hù)理時對患者的疾病規(guī)律進(jìn)行分析,預(yù)測疾病風(fēng)險,科學(xué)的進(jìn)行預(yù)防護(hù)理,確保患者的治療順利完成,提升護(hù)理質(zhì)量以及護(hù)理滿意度。臨床研究顯示[2],對患者的病情及時發(fā)現(xiàn),積極的進(jìn)行處理,能夠預(yù)防嚴(yán)重并發(fā)癥,保障母嬰安全。此次我們就預(yù)見性護(hù)理的效果進(jìn)行了分析,有以下報道。

9）具備整車集成功能。具備與無人車輛系統(tǒng)的融合及信息擴(kuò)展功能，可融入數(shù)字化戰(zhàn)場；

10）可人工/自動裝訂距離、氣象等彈道修正參數(shù)，具有射表外部寫入功能。

2.4.3 主要特點(diǎn)

1）配置多樣化。智能武器站系統(tǒng)突出模塊化理念，具有開放式結(jié)構(gòu)，不僅能夠安裝多種武器類型，還能加裝不同的傳感器組［8］。

2）較高智能性。具備自我學(xué)習(xí)、思考、邏輯推理和判斷等多種人工智能，針對復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境的目標(biāo)跟蹤自學(xué)習(xí)框架，有效提高目標(biāo)檢測、跟蹤和識別的精度。針對敵對目標(biāo)進(jìn)行威脅判斷排序，為指揮員提供輔助決策信息，打擊后有效進(jìn)行毀傷評估，實現(xiàn)指揮員與智能決策系統(tǒng)的人機(jī)協(xié)同混合決策。

3）高性能彈道火控。通過彈道計算機(jī)技術(shù)、分離式瞄準(zhǔn)線系統(tǒng)技術(shù)等，自動把機(jī)槍武器調(diào)整到合適的射角度，在半自動控制模式下跟蹤并攻擊目標(biāo)。導(dǎo)彈通過定位導(dǎo)航控制彈道軌跡，利用光纖數(shù)據(jù)鏈實現(xiàn)人在環(huán)的控制模式。

4）先進(jìn)的信息處理能力。具備數(shù)字視頻信號處理與光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸能力，保證高速觀測數(shù)據(jù)在多徑環(huán)境下的可靠傳輸和低時延無線數(shù)據(jù)傳輸，提升數(shù)據(jù)傳輸抗干擾能力。

5）可納入戰(zhàn)場管理系統(tǒng)（BMS）［9］。通過激光測距機(jī)配合車載計算機(jī)形成網(wǎng)絡(luò)化戰(zhàn)斗體系，對戰(zhàn)場信息進(jìn)行實時交換，并可以同時指揮多個武器站參與作戰(zhàn)，形成一體化作戰(zhàn)體系。

3 智能武器站發(fā)展趨勢

從總體結(jié)構(gòu)和技術(shù)發(fā)展角度來分析，智能武器站將會向小型化、智能化、任務(wù)多用途化發(fā)展。其中，提高武器系統(tǒng)的自主性、協(xié)同性和多樣化是發(fā)展的重點(diǎn)方向，以提高智能武器站的自主能力和集群作戰(zhàn)能力，進(jìn)一步擴(kuò)展任務(wù)空間和領(lǐng)域［10］。重點(diǎn)體現(xiàn)以下4 個方面：

1）集成化?；鹆苫?，提高應(yīng)對多種目標(biāo)和威脅的綜合打擊能力。操控模式集成化，采用有人操控和無人操控兩種模式，根據(jù)不同任務(wù)需求選擇不同操控模式。目標(biāo)搜索、識別和跟蹤一體化，信息處理一體化，毀傷評估方式等采用自主與人工遙控集成，綜合提高智能武器站精確查打能力。

2）智能化。目標(biāo)識別與跟蹤智能化，實現(xiàn)復(fù)雜背景和戰(zhàn)場環(huán)境中的目標(biāo)智能識別與跟蹤，自主確定目標(biāo)類型，并評估目標(biāo)的威脅程度。決策智能化，基于目標(biāo)識別與跟蹤系統(tǒng)信息自主選擇武器，為射手提供輔助決策信息。射擊安全控制智能化，可以有效減少失誤操作，提高武器系統(tǒng)的安全可控性。毀傷評估智能化，能夠?qū)崟r有效分析目標(biāo)打擊毀傷程度，增強(qiáng)任務(wù)規(guī)劃能力。

3）輕量化?；鹆p量化，可增加配備武器種類和彈藥數(shù)量，大幅提升火力打擊能力。機(jī)械結(jié)構(gòu)輕量化，可減小火力后座阻力。器件輕量化，達(dá)到總體重量減輕和局部結(jié)構(gòu)瘦身的效果。材料輕量化，有效實現(xiàn)智能武器站的總體重量滿足未來地面無人平臺的有效載荷，實現(xiàn)地面無人查、打、保一體的作戰(zhàn)系統(tǒng)。

4）模塊化。接口標(biāo)準(zhǔn)化，主要包括機(jī)械接口、電氣接口和人機(jī)接口，重點(diǎn)考慮可靠性、兼容性、通用性和可擴(kuò)展性。火力單元可換化，通過不同口徑機(jī)槍、導(dǎo)引頭和戰(zhàn)斗部互換，實現(xiàn)火力單元開放式結(jié)構(gòu)，易于火力增配、升級和技術(shù)更新。

4 工作原理及關(guān)鍵技術(shù)分析

4.1 智能武器站系統(tǒng)工作原理

圖2 智能武器站系統(tǒng)工作原理圖

如下頁圖2 所示，智能武器站接到作戰(zhàn)任務(wù)指示后，自動完成火力打擊模塊各設(shè)備的配電，與遠(yuǎn)程遙控終端建立通信連接。遠(yuǎn)程遙控終端完成作戰(zhàn)模式、工作狀態(tài)（戰(zhàn)斗、檢校）、觀瞄單元探測器選擇以及武器平臺各類參數(shù)（光電、氣象、火力方式等）設(shè)置。完成自檢后，進(jìn)行目標(biāo)搜索與預(yù)識別，將目標(biāo)圖像信息發(fā)送至信息與控制單元，發(fā)現(xiàn)可疑目標(biāo)后，觀瞄單元自動切換成區(qū)域搜索方式，對可疑目標(biāo)的區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)搜索，根據(jù)目標(biāo)預(yù)識別和敵我識別結(jié)果完成目標(biāo)威脅評估，并將目標(biāo)信息作為指揮員的輔助決策信息發(fā)送至遙控終端，由指揮員“確認(rèn)”打擊目標(biāo)，并發(fā)出射擊指令。確認(rèn)打擊目標(biāo)后，激光測距儀/照射機(jī)自動發(fā)射激光，完成目標(biāo)測距，輸出目標(biāo)位置信息，根據(jù)目標(biāo)類型、目標(biāo)距離、目標(biāo)速度、目標(biāo)抗毀傷能力等決策因素，智能選擇火力方式（機(jī)槍/導(dǎo)彈/榴彈），上報遠(yuǎn)程終端，由指揮員最終“確認(rèn)”火力方式。最后，進(jìn)行毀傷評估，通過對打擊前后的目標(biāo)圖像信息進(jìn)行對比，提取目標(biāo)毀傷區(qū)域，評估毀傷效果，確定是否需要再次射擊。

4.2 關(guān)鍵技術(shù)分析

智能武器站的關(guān)鍵技術(shù)主要包含總體集成、復(fù)雜環(huán)境下目標(biāo)識別與跟蹤、人機(jī)智能融合射擊安全控制、動態(tài)精確打擊、自主深度學(xué)習(xí)、多元材料自適應(yīng)武器架座、無線測控抗干擾信息傳輸和實時在線可控等技術(shù)。綜合這些特點(diǎn)，著重對總體集成與全重控制、智能化輔助決策、動態(tài)打擊精度等技術(shù)進(jìn)行研究。

4.2.1 總體集成技術(shù)

1）總體結(jié)構(gòu)設(shè)計上，考慮到智能武器站內(nèi)部空間較小，總體重量和空間較難控制［11］，為滿足系統(tǒng)要求，總體結(jié)構(gòu)設(shè)計中特別重視有限空間的合理使用，并妥善處理操作可靠性、維修性和電磁兼容性等問題，通過新型輕量化材料技術(shù)，在保證剛、強(qiáng)度的前提下盡量減輕結(jié)構(gòu)的重量，并對各分系統(tǒng)提出小型化和減重的要求。

2）針對傳統(tǒng)武器站剛性架座體積大、質(zhì)量重及行進(jìn)間變射頻條件下連發(fā)射擊精度和射擊密集度低、可靠性差等問題，可以構(gòu)建彈性阻尼體材料、制振合金、鋁組合金、高強(qiáng)度耐腐蝕鋼等多元材料的本構(gòu)關(guān)系模型，及多元材料智能武器站仿真分析模型，通過調(diào)整多元材料優(yōu)化組合、材料組成成分、結(jié)構(gòu)設(shè)計尺寸等，研究多元材料對智能武器站輕量化、射擊精度、密集度及可靠性的提高途徑，以達(dá)到減體、減重和提高射擊精度、密集度及可靠性的需求。

3）針對強(qiáng)后坐力、變摩擦力和可變轉(zhuǎn)動慣量的智能武器站搭載平臺，高動態(tài)精度武器隨動穩(wěn)定技術(shù)是關(guān)鍵?；诟櫸⒎制骱蛿U(kuò)展?fàn)顟B(tài)觀測器的自抗擾控制技術(shù)是數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展趨勢，它不但吸收了現(xiàn)代控制理論成果，而且發(fā)揚(yáng)PID 控制思想精髓，是一種不依賴于系統(tǒng)精確模型的非線性魯棒控制技術(shù)。該技術(shù)使用非線性結(jié)構(gòu)而不是極點(diǎn)配置來設(shè)計控制系統(tǒng)，并基于期望軌跡與實際軌跡的誤差大小和方向來實施非線性反饋控制，是一種基于過程誤差來減小誤差的方法［12］。其最突出的特征是把作用于被控對象的所有不確定因素都?xì)w結(jié)為未知擾動，直接利用對象的輸入輸出對未知擾動進(jìn)行估計并通過前饋自動給予實時補(bǔ)償［13］。

4）信息化集成技術(shù)是實現(xiàn)武器系統(tǒng)智能化的基本技術(shù)支撐。針對智能武器站有人和無人相結(jié)合、遠(yuǎn)程和近戰(zhàn)相結(jié)合、與其他無人作戰(zhàn)系統(tǒng)相融合、與數(shù)字化戰(zhàn)場相融入的信息技術(shù)特點(diǎn)，在信息技術(shù)總體集成上，可通過模塊更新、技術(shù)改進(jìn)、軟件提升等方法多徑實現(xiàn)。模塊更新是通過不斷更新或加裝新模塊，便利新技術(shù)模塊更迭；技術(shù)改進(jìn)是通過數(shù)字技術(shù)、智能技術(shù)、多媒體技術(shù)等信息技術(shù)對武器系統(tǒng)進(jìn)行信息化改進(jìn)；軟件提升是植入智能控制、信息處理、自動識別等軟件，為支撐智能化不斷注入新技術(shù)、新力量。

4.2.2 目標(biāo)檢測、識別與跟蹤技術(shù)

目標(biāo)的檢測、識別與跟蹤是智能武器站智能化的重要特征，通過接收來自系統(tǒng)的控制命令，通過處理，從電視探測器和紅外熱像儀的視頻信號中自動檢測出目標(biāo)，并對目標(biāo)類型進(jìn)行識別和跟蹤，實時輸出跟蹤器的跟蹤狀態(tài)參量以及目標(biāo)相對于瞄準(zhǔn)中心的方位和俯仰角偏差量，驅(qū)動伺服系統(tǒng)，使傳感器系統(tǒng)向著減少角誤差的方向動作，實現(xiàn)視覺跟蹤和云臺跟蹤的閉環(huán)。

基于視覺的目標(biāo)跟蹤和識別技術(shù)［14］是當(dāng)前主流的智能跟蹤與識別技術(shù)，技術(shù)框架如圖3 所示。它由應(yīng)用層和強(qiáng)化層兩部分構(gòu)成。應(yīng)用層為圖中的下半部分，主要功能是基于輸入圖像，分析圖像中存在的目標(biāo)和行為；強(qiáng)化層為圖中的上半部分，主要功能是基于人工校驗信息來強(qiáng)化學(xué)習(xí)目標(biāo)的模型。在這個閉環(huán)下，隨著真實戰(zhàn)場環(huán)境的測試和應(yīng)用，智能武器站的智能分析能力會得到逐步增強(qiáng)，并且逐步適應(yīng)具體的應(yīng)用環(huán)境，完成從通用環(huán)境下的應(yīng)用到戰(zhàn)場環(huán)境應(yīng)用的功能完善。

圖3 目標(biāo)的檢測、識別與跟蹤技術(shù)框架

為實現(xiàn)全天候和復(fù)雜環(huán)境下的目標(biāo)檢測與識別追蹤，視覺圖像會存在一定局限性，例如遠(yuǎn)距離情況下目標(biāo)在圖像上可能以點(diǎn)狀存在，難以通過視覺信息判定其是否感興趣的目標(biāo)，此時有必要引入其他傳感器的信息，例如激光雷達(dá)測距、紅外傳感器測溫等，這些涉及視覺傳感器和其他傳感器的多源融合。

4.2.3 智能輔助決策技術(shù)

在戰(zhàn)場環(huán)境中，針對敵方來襲目標(biāo)戰(zhàn)術(shù)意圖和行為的不確定性，對于武器系統(tǒng)如何快速準(zhǔn)確反應(yīng)、判斷、決策便顯得至關(guān)重要。傳統(tǒng)的武器站主要依靠人來操作、判斷，受客觀因素的復(fù)雜性和主觀意識的壓力感，勢必產(chǎn)生一定的影響。智能輔助決策技術(shù)便是解決這一突出問題的一種有效途徑，武器系統(tǒng)在發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并經(jīng)目標(biāo)識別和威脅判斷后，可對敵方的戰(zhàn)術(shù)意圖和行為進(jìn)行預(yù)測，并實時輸出我方的打擊決策預(yù)案，輔助遠(yuǎn)程操控人員完成對戰(zhàn)場態(tài)勢的理解，實時輸出輔助決策結(jié)果（目標(biāo)威脅評估、武器選擇、毀傷評估），輔助遠(yuǎn)程操控人員完成對戰(zhàn)場態(tài)勢的理解，并做出準(zhǔn)確的判斷。

在智能輔助決策中，最重要的就是自學(xué)習(xí)系統(tǒng)，這是整個輔助決策系統(tǒng)智能化的核心部分［15］。學(xué)習(xí)過程可以采用監(jiān)督學(xué)習(xí)和自主學(xué)習(xí)相結(jié)合的機(jī)器學(xué)習(xí)手段來完成，整體流程示意圖如下頁圖4 所示。

對于機(jī)器學(xué)習(xí)的任務(wù)來說，足夠多的標(biāo)注數(shù)據(jù)是提升學(xué)習(xí)能力的保障。然而，在戰(zhàn)場這樣開放式的環(huán)境中，很難獲取足夠的數(shù)據(jù)和相關(guān)標(biāo)注來覆蓋所有可能的情景。針對這種場景，需要采用自學(xué)習(xí)的機(jī)器學(xué)習(xí)方法來綜合利用標(biāo)注和未標(biāo)注的數(shù)據(jù)提高學(xué)習(xí)粗的模型。即先使用非監(jiān)督的方式得到通用、高效的表達(dá)，然后在這個表達(dá)的基礎(chǔ)上進(jìn)行第2種基于數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的監(jiān)督學(xué)習(xí)。

4.2.4 無線測控抗干擾信息傳輸技術(shù)

智能武器站與遙控武器站另一個最大的顯著區(qū)別在于它的傳輸方式。遙控武器站主要通過遠(yuǎn)距離的有線傳輸信息來進(jìn)行，而智能武器站需要實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和信息傳輸。這也對無線傳輸?shù)男畔?zhǔn)確性、實時有效性和可靠性帶來很大的技術(shù)挑戰(zhàn)。

目前，通過采用無線信道數(shù)據(jù)鏈方式，可以有效擴(kuò)展無人戰(zhàn)車通信距離，提高作戰(zhàn)方式的靈活性。但無線信道易受外部干擾，為提高復(fù)雜地理和電磁環(huán)境下的數(shù)據(jù)鏈抗干擾能力，無線數(shù)據(jù)傳輸單元可采用直接序列擴(kuò)頻和OFDM 技術(shù)，分別實現(xiàn)遙控指令和高速圖像信息的抗多徑無線傳輸；采用頻域抗干擾＋擴(kuò)頻＋糾錯編碼＋交織等綜合抗干擾技術(shù)，實現(xiàn)復(fù)雜電磁環(huán)境下智能武器站的控制指令及遙測數(shù)據(jù)傳輸［16-17］。工作流程如圖5 所示。

圖4 監(jiān)督學(xué)習(xí)和自主學(xué)習(xí)相結(jié)合的機(jī)器學(xué)習(xí)流程圖

圖5 無線測控抗干擾信息傳輸技術(shù)工作流程框圖

5 結(jié)論

智能武器站不僅是一種武器系統(tǒng)，還是一種理念，折射出了智能時代、信息戰(zhàn)爭、信息化戰(zhàn)場的豐富內(nèi)涵；不僅是技術(shù)層面的問題，也能體現(xiàn)出軍事思想、戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)、勤務(wù)保障等多方面深層次的問題。所以，應(yīng)當(dāng)在智能技術(shù)快速發(fā)展的同時，對智能武器站的發(fā)展趨勢進(jìn)行超前研究，并深入分析系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和新技術(shù)的應(yīng)用潛力，建立智能武器站的理論體系，對武器站的發(fā)展論證、設(shè)計理論、體系結(jié)構(gòu)起到理論借鑒的作用。同時，研發(fā)并裝備我國自己的智能武器站，需要從基礎(chǔ)開始研究，從靜默期開始探索，這是一個艱巨的系統(tǒng)工程，需要做出不懈努力。