無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)若干關(guān)鍵技術(shù)研究

孫顯生，劉嵩鶴，劉 戀

(解放軍95072部隊(duì)，廣西 南寧 530022)

0 引言

目前，無人機(jī)項(xiàng)目的發(fā)展還有很大的空間。由于整個(gè)社會(huì)的重視，無人機(jī)的技術(shù)進(jìn)步十分迅速。歐美各國(guó)更是將無人機(jī)方面的科技作為未來軍事方面的重要提升對(duì)象和最值得發(fā)現(xiàn)的目標(biāo)，都制定了一系列的計(jì)劃來發(fā)展無人機(jī)技術(shù)[1]。在這樣高速的發(fā)展下，無人機(jī)的科學(xué)觀念日新月異。當(dāng)前，無人機(jī)的各項(xiàng)性能都必須著眼于真正有用的方面，并且要充分考慮10年甚至20年后可能出現(xiàn)的整體現(xiàn)象情況。

1 無人機(jī)簡(jiǎn)述

無人機(jī)是一種沒有人員駕駛、有飛行能力的特殊工具，可以直接被地面的人員操控，對(duì)于很多危險(xiǎn)的工作有極其強(qiáng)大的功能。其在普通飛機(jī)的原理上增加了全面的智能化設(shè)計(jì)，可以在空中獨(dú)立飛行，備受青睞?，F(xiàn)階段，無人機(jī)主要有4個(gè)方面的用途，具有類別上的相同性、功能上的特殊性。

無人機(jī)在大多數(shù)情況下指的是與軍事方面相關(guān)的沒有人員駕駛的飛機(jī)。這類的飛機(jī)的作用一般是對(duì)較危險(xiǎn)的地區(qū)進(jìn)行勘察和對(duì)可能造成人員傷亡的特殊性任務(wù)以及對(duì)目標(biāo)進(jìn)行軍事化打擊。不同的無人機(jī)可以運(yùn)用于不同的任務(wù)，比如觀察目標(biāo)較小、對(duì)目標(biāo)的要求不太高、飛行高度較低的目標(biāo)就會(huì)運(yùn)用一些比較簡(jiǎn)單的無人機(jī)進(jìn)行勘察，而對(duì)于那些具有重要軍事作用的問題就會(huì)采用更高級(jí)別、更準(zhǔn)確的偵察手段來進(jìn)行工作。無人機(jī)可以在戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮極大的作用，有較為強(qiáng)大的攻擊力量但不會(huì)造成傷亡，成為各國(guó)研究的重點(diǎn)。

2 完善無人機(jī)的過程

最初，軍隊(duì)為了緩解軍事壓力而提出無人機(jī)的概念。隨著世界各國(guó)對(duì)無人機(jī)的研究和無人機(jī)行業(yè)的發(fā)展，各種各樣的無人機(jī)問世。其被賦予越來越多的職能，直接推動(dòng)了社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展。80年前，無人機(jī)還處于起步階段，作用極小。如今，沒有一個(gè)國(guó)家會(huì)看不起無人機(jī)的作用。從無人問津到成為每個(gè)國(guó)家的發(fā)展重點(diǎn)，無人機(jī)更是一個(gè)時(shí)代進(jìn)步的縮影[2]。

無人機(jī)的快速發(fā)展可以讓人們對(duì)于特殊的問題不用考慮人員傷亡的情況。這樣的飛行方式更加可行，在一些人們無法到達(dá)的地方，無人機(jī)可以輕松飛行。同時(shí)擁有了無人機(jī)的軍隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力直線上升。無人機(jī)沒有人的思想，不會(huì)畏懼，在戰(zhàn)爭(zhēng)中可以造成最直接致命的打擊，這是多少人員都換不來的戰(zhàn)略價(jià)值。此外，民用的無飛機(jī)在很多方面的檢測(cè)工作中發(fā)揮著重大的作用，其功能越多，越能更好地為人們服務(wù)。

3 無人機(jī)的特殊性

無人機(jī)依賴于地面人員的操控來進(jìn)行各種各樣的工作，不用擔(dān)心駕駛?cè)藛T的安全問題。一般是由地面的基站在遠(yuǎn)處控制無人機(jī)的飛行與工作，這就需要強(qiáng)大的通信設(shè)備為其提供支持，我國(guó)自主研發(fā)的北斗系統(tǒng)也正好解決了這一難題，為無人機(jī)的發(fā)展做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。要想使無人機(jī)正常無誤地工作，控制的準(zhǔn)確性就必不可少。遠(yuǎn)距離的控制很容易出現(xiàn)盲區(qū)、操作延遲、信號(hào)中段等技術(shù)性問題。無論是哪一種狀況，都極大地影響了無人機(jī)的工作能力，急需解決。在這個(gè)方面，通信功能和控制功能是核心。

無人機(jī)的致命缺點(diǎn)就是缺少一定的自主性。無人機(jī)只能按照地面人員的控制來飛行，一旦遇到突發(fā)情況，地面人員無法及時(shí)解決。如果有駕駛員，可以通過駕駛員的臨場(chǎng)反應(yīng)來應(yīng)對(duì)，遠(yuǎn)處的控制永遠(yuǎn)無法明確現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)情況，僅靠監(jiān)控不足以應(yīng)對(duì)大部分的突發(fā)情況，容易導(dǎo)致無人機(jī)報(bào)廢，增加經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。得益于人工智能的發(fā)展，現(xiàn)在的無人機(jī)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)周圍環(huán)境的初步認(rèn)知，會(huì)自主選擇一條合適的道路來進(jìn)行任務(wù)。

各種不確定因素的存在就是在給無人機(jī)的發(fā)展創(chuàng)造機(jī)會(huì)。在這樣的挑戰(zhàn)下，無人機(jī)才可以做到更加完美、更容易趨于問題的解決方面和任務(wù)的完成。在人工智能的幫助下，無人機(jī)面對(duì)各種可能出現(xiàn)的危害，可以做出初步的判斷，無論是航線的改變，還是飛行高度、速度的變化，都有助于無人機(jī)完好無損地完成任務(wù)，促進(jìn)了無人機(jī)技術(shù)的完善。

將人們的控制和無人機(jī)的自主性巧妙結(jié)合起來才能更好地解決無人機(jī)在現(xiàn)階段最主要的問題。在飛行中遇到問題時(shí)，無人機(jī)自主做出選擇反饋給地面控制，如果地面控制解決不了問題就交給無人機(jī)的自主選擇。這樣就能夠在保證無人機(jī)工作效率的同時(shí)，保證其安全性和可用性。

4 無人機(jī)最核心的科技

在技術(shù)全面發(fā)展的今天，無人機(jī)飛行的操控目標(biāo)依舊是優(yōu)先實(shí)現(xiàn)對(duì)無人機(jī)變化的操控。最近幾年來，無人機(jī)飛行的影響因素得到各國(guó)的廣泛研究。值得關(guān)注的是，對(duì)無人機(jī)的管控在某些方面出現(xiàn)了不能確定的情況，怎樣解決這個(gè)問題成為各國(guó)的難題[3]。無人機(jī)在飛行的過程中遭遇突發(fā)情況是不可避免的，人們必須完善管控和自我方面的合理調(diào)配，從根本上解決無人機(jī)的安全性問題，減少無人機(jī)的損耗，從而降低任務(wù)的成本。

在對(duì)無人機(jī)多個(gè)樣式的自主調(diào)控技術(shù)進(jìn)行表述的資料中，提到了一個(gè)新型的控制方法，也可以稱作高科技的自主飛行能力。這種方法一出世就得到了廣泛關(guān)注，其所擁有的優(yōu)點(diǎn)無可取代，不僅適合無人機(jī)的管控，還可以在其他高新產(chǎn)業(yè)方面發(fā)揮十分重要的作用。這種方法所具備的條件和優(yōu)勢(shì)包括：

(1)利用一層層相互分開的模式來控制，不僅可以保障無人機(jī)的自主性，還方便地面基站的管控以及系統(tǒng)的優(yōu)化。(2)利用多方面相適合的方法來進(jìn)行計(jì)算，快速明確無人機(jī)的狀況，方便計(jì)算不確定因素的距離、狀況，例如可以測(cè)出工作的環(huán)境因素。(3)運(yùn)用多個(gè)方面的理念，能夠充分減少無法控制的危險(xiǎn)狀況、降低控制的難度系數(shù)和無人機(jī)的能耗，進(jìn)一步滿足人們的要求。(4)采用已經(jīng)被實(shí)驗(yàn)證明了的正確、科學(xué)的應(yīng)用方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)無人機(jī)狀況的隨時(shí)監(jiān)控以及對(duì)周邊環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠最大限度地保證信息的完整性、減少意外事件的發(fā)生，相比于原來的應(yīng)用方式，能夠極大地保障無人機(jī)的工作安全、提高其工作效率、提高信息的準(zhǔn)確性。(5)多層次、更全面的管控方法十分適合無人機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀，可以充分結(jié)合數(shù)據(jù)，進(jìn)一步提升操作水平，有利于無人機(jī)技術(shù)的成熟。還可以將最初的駕駛技術(shù)和無人機(jī)的飛行相結(jié)合，復(fù)制駕駛員的經(jīng)驗(yàn)到無人機(jī)上去，使無人機(jī)的操作更加可行。

5 整個(gè)技術(shù)的未來觀和大局走向

無人機(jī)絕不僅應(yīng)用于軍事打擊方面，想要真正提高無人機(jī)技術(shù)，必須將其和未來其他方面的發(fā)展相結(jié)合，比如人工智能、網(wǎng)絡(luò)的完善等，使其具備其他方面的特色。

5.1 整體的行業(yè)趨勢(shì)

無人機(jī)其實(shí)就是一種被人們控制的飛行道具，由地面人員發(fā)出相應(yīng)的指令，在問題發(fā)生的地方，用無人機(jī)完成人們做不到的事情、到達(dá)人們無法觸及的地方。這是對(duì)無人機(jī)最基本的要求。在社會(huì)高速發(fā)展的今天，無人機(jī)成為推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一大重要?jiǎng)恿Γ渥畲筇攸c(diǎn)就是可以在除了水下以外的所有地區(qū)工作，這也正說明了其發(fā)展離不開其他相關(guān)高新科技方面的配合，同時(shí)需要更先進(jìn)的技術(shù)為提供計(jì)算支持，才能夠做到萬無一失，而且需要隨時(shí)被人們控制。無人機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)一定是在提高技術(shù)和降低成本上更進(jìn)一步，在能力方面更加完善。

5.2 充分利用先進(jìn)的科技成果

沒有人在飛機(jī)上進(jìn)行操作，但是在實(shí)際工作中又離不開人的操控，在這種情況下完成應(yīng)有的任務(wù)，充分與環(huán)境相結(jié)合，適應(yīng)周邊的一切問題，讓無人機(jī)能夠在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展過程中扛起大旗，進(jìn)一步讓該項(xiàng)目成為重中之重。簡(jiǎn)單的操控是不可能解決無人機(jī)的技術(shù)問題的，要想進(jìn)一步完善，就必須與高科技相互結(jié)合，發(fā)揮其最大的優(yōu)勢(shì)。利用好層層分明的結(jié)構(gòu)，是降低問題困難性的根本方法，能夠進(jìn)一步提高無人機(jī)的工作效率、降低風(fēng)險(xiǎn)水平、減少能源消耗和自身的損耗，進(jìn)一步促進(jìn)無人機(jī)的發(fā)展。在可能的情況下，應(yīng)該進(jìn)一步與人工智能相互結(jié)合，只有這樣面對(duì)任何突發(fā)情況，才能將問題迎刃而解，直接改變無人機(jī)的發(fā)展困境。

6 結(jié)語

無人機(jī)項(xiàng)目的研究與完善任重而道遠(yuǎn)，走在科技前沿的技術(shù)提供了層次化管理控制的無人機(jī)管理模式。在對(duì)自主權(quán)的改變中，可以從很多方面入手，用新的技術(shù)方法不斷完善決策，增強(qiáng)無人機(jī)項(xiàng)目的可行性。