無(wú)人機(jī)智能測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用分析

賈振軒 杜韞博

【摘要】目前，伴隨著我們國(guó)家科技技術(shù)的飛速發(fā)展，無(wú)人機(jī)智能化的測(cè)定控制技術(shù)展現(xiàn)出了前所未有的發(fā)展趨勢(shì)。在這樣的時(shí)代環(huán)境背景下，無(wú)人機(jī)不斷地向著網(wǎng)絡(luò)化方向以及智能化方向和分散化的方向等持續(xù)發(fā)展，重點(diǎn)為智能化在無(wú)人機(jī)測(cè)定控制方面的有效運(yùn)用，其將成為未來(lái)幾年當(dāng)中作戰(zhàn)無(wú)人機(jī)以及太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)和集群無(wú)人機(jī)等智能化測(cè)定控制技術(shù)的核心。因此，文章主要對(duì)于現(xiàn)階段無(wú)人機(jī)智能化測(cè)定控制技術(shù)的具體發(fā)展趨勢(shì)展開(kāi)全面的分析和研究，供借鑒。

【關(guān)鍵詞】無(wú)人機(jī)智能化|測(cè)控技術(shù)|發(fā)展趨勢(shì)

近些年以來(lái)，人工智能化技術(shù)照亮了無(wú)人機(jī)自主控制的發(fā)展道路，為人們減少了復(fù)雜工作環(huán)境中的控制失誤，減少了決策工作的錯(cuò)誤概率，極大地提升了無(wú)人機(jī)的自主性及對(duì)復(fù)雜任務(wù)環(huán)境的適應(yīng)力。但是，就現(xiàn)階段的技術(shù)水平而言，非結(jié)構(gòu)化的場(chǎng)景情況下無(wú)人機(jī)測(cè)定控制技術(shù)仍是一座難以逾越的高山。國(guó)內(nèi)外的相關(guān)研究者們遵循著三大原則，從多機(jī)自動(dòng)開(kāi)發(fā)的半自主開(kāi)發(fā)邁向全自主開(kāi)發(fā)，從部件智能走向系統(tǒng)智能的聯(lián)合開(kāi)發(fā)，以期逐步打造出擁有強(qiáng)大自主能力的無(wú)人機(jī)智能化測(cè)定控制技術(shù)[1]。

一、無(wú)人機(jī)智能測(cè)控技術(shù)的基本概述

無(wú)人機(jī)智能化測(cè)定控制和人工化智能技術(shù)的有效融合，可以以大量的測(cè)定控制信息數(shù)據(jù)為基石，同時(shí)借助多種現(xiàn)代化的人工智能計(jì)算方法使無(wú)人機(jī)能夠在比較復(fù)雜的環(huán)境任務(wù)中做出智能以及有效的決定。首先，其重要的技術(shù)有：健康層面的技術(shù)管理、綜合層面的識(shí)別技術(shù)以及任務(wù)計(jì)劃方面的技術(shù)管理和智能管理方面的控制技術(shù)。同時(shí)無(wú)人機(jī)能根據(jù)智能化的架構(gòu)來(lái)有效地學(xué)習(xí)以及使用和處理相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，從而有效地促進(jìn)無(wú)人機(jī)智能化測(cè)定控制技術(shù)的發(fā)展。另外，依據(jù)美國(guó)的空軍研究所在2000年發(fā)布的定義，根據(jù)管理控制能力可以將無(wú)人機(jī)的管理控制能力劃分成10個(gè)等級(jí)，每一個(gè)等級(jí)都代表著一種新的可能性。當(dāng)人工智能元素融入傳統(tǒng)無(wú)人機(jī)測(cè)定控制中時(shí)，可以推動(dòng)其應(yīng)用性能發(fā)生質(zhì)的飛躍，其關(guān)鍵表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，人工智能化的技術(shù)能提供全面以及可預(yù)測(cè)可控制的數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)能力和分析工作能力，可以從無(wú)人機(jī)相關(guān)信息數(shù)據(jù)當(dāng)中精準(zhǔn)地提取出大量未知且具有潛在價(jià)值的數(shù)據(jù)信息，從而為決策提供有力支持[2]。另外，人工智能化技術(shù)在面對(duì)人類計(jì)算能力和響應(yīng)速度無(wú)法勝任的情況時(shí)，能夠迅速地作出反應(yīng)，同時(shí)及時(shí)地執(zhí)行各種復(fù)雜的工作任務(wù)。無(wú)論是緊急任務(wù)的執(zhí)行計(jì)劃以及長(zhǎng)期續(xù)航任務(wù)，或是實(shí)時(shí)區(qū)域的監(jiān)控和無(wú)人機(jī)集群等，人工智能技術(shù)都能展現(xiàn)出良好的實(shí)施能力。其次，人類的洞察力和決策力可以和人工智能的感知以及實(shí)施能力進(jìn)行全面的結(jié)合，最后高效地完成人機(jī)互動(dòng)和運(yùn)用的高效率。這種協(xié)同工作方式不僅讓機(jī)器更加高效地完成任務(wù)，也可以讓人類的能力得到了延伸和拓展。最后，運(yùn)用人工智能化技術(shù)獨(dú)特的學(xué)習(xí)能力，無(wú)人機(jī)可以不斷地收集和優(yōu)化過(guò)去任務(wù)的知識(shí)，指導(dǎo)自身任務(wù)能力的不斷進(jìn)化。這種自我學(xué)習(xí)和自我優(yōu)化的能力使得無(wú)人機(jī)在未來(lái)的發(fā)展中更加靈活多變，從而適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境的挑戰(zhàn)。

二、現(xiàn)階段無(wú)人機(jī)智能化測(cè)定控制技術(shù)的具體應(yīng)用分析

（一）信息融合技術(shù)檢測(cè)的運(yùn)用

首先，需要聚焦于多目標(biāo)無(wú)人機(jī)的數(shù)據(jù)鏈設(shè)備，其能夠在空中繪制出復(fù)雜的圖案，同時(shí)系統(tǒng)的主L帶內(nèi)遠(yuǎn)程控制采用CDMA的擴(kuò)頻多路訪問(wèn)對(duì)每個(gè)對(duì)象進(jìn)行分段，而U帶遠(yuǎn)程控制備份頻段則采用TDMA多路訪問(wèn)對(duì)每個(gè)對(duì)象進(jìn)行分段。此外，該航線配備的飛行終端和飛行控制機(jī)載計(jì)算機(jī)均采用飛行控制數(shù)據(jù)相關(guān)接口，連接飛控的指令與地面的指令，從而保障飛控的上報(bào)和飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)的透明傳輸，并且通過(guò)模擬飛控上報(bào)的方式進(jìn)行測(cè)試，隨后等數(shù)據(jù)融合完成后，備份鏈路飛行終端將其發(fā)送至飛行控制信息數(shù)據(jù)接口，系統(tǒng)將這部分?jǐn)?shù)據(jù)作為飛行當(dāng)中的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)并進(jìn)行遙測(cè)以及連接。最后，把返回的信息數(shù)據(jù)和檢測(cè)計(jì)算機(jī)所發(fā)出的模擬飛行控制信號(hào)展開(kāi)比較，從而得到信息融合技術(shù)的檢測(cè)結(jié)果。（1）打開(kāi)無(wú)人機(jī)上面數(shù)據(jù)鏈的相關(guān)系統(tǒng)，將飛行終端以及天線放置在距地面站200m的位置，同時(shí)檢查地面站的發(fā)射增益，從而使控制鏈路遠(yuǎn)端上報(bào)的信噪比最少為10分貝，在這個(gè)過(guò)程中，系統(tǒng)處于遠(yuǎn)程控制的狀態(tài)，連接的狀態(tài)比較穩(wěn)定，鏈路的丟幀率是0。（2）將備用飛控終端數(shù)據(jù)接口短接[3]。（3）設(shè)置模擬飛控信號(hào)的更新速率為20Hz，同時(shí)檢查地面站的發(fā)射功率以及終端開(kāi)關(guān)的電源狀態(tài)，同時(shí)利用返回的數(shù)據(jù)來(lái)模擬飛行器的各種狀態(tài)。（4）把模擬飛控的信號(hào)幀率更改成10Hz，并且依照步驟再次開(kāi)展串口的測(cè)試。一是，主連接穩(wěn)定的情況下備用連接良好，接地?zé)o聲和接地封閉的情況下，結(jié)果表明系統(tǒng)運(yùn)行正常。如果備份鏈路空側(cè)無(wú)法解調(diào)接收?qǐng)?bào)文時(shí)，則主鏈路空側(cè)發(fā)送的所有報(bào)文均外傳。二是，檢查主鏈路地面端的發(fā)射功率，通過(guò)系統(tǒng)的實(shí)際狀態(tài)報(bào)告檢查主鏈路的丟幀率，此時(shí)再測(cè)試備份鏈路的上述狀態(tài)。如果發(fā)現(xiàn)主連接上的數(shù)據(jù)傳輸停止了，備份連接能夠獨(dú)立開(kāi)展任務(wù)工作。三是，在高的丟幀率不是很穩(wěn)定的情況下，對(duì)主從鏈進(jìn)行了有關(guān)的檢測(cè)，通過(guò)結(jié)果可以看出系統(tǒng)的整體丟幀率顯著下降。

（二）故障的預(yù)測(cè)以及健康管理的運(yùn)用

目前，無(wú)人機(jī)本身具有較高的卓越性能，其設(shè)備的可測(cè)試性、可維護(hù)性和可保障性以極高的性能，可以確保無(wú)人機(jī)在執(zhí)行任務(wù)時(shí)始終保持最佳狀態(tài)。同時(shí)，健康管理方面的技術(shù)可以通過(guò)智能測(cè)定控制系統(tǒng)主要利用現(xiàn)代化的傳感器全方位地記錄設(shè)備的關(guān)鍵信息參數(shù)，并利用智能分析計(jì)算方法和模型對(duì)無(wú)人機(jī)的健康狀況進(jìn)行精確的預(yù)測(cè)，從而實(shí)時(shí)地監(jiān)控和精心管理無(wú)人機(jī)。

（三）無(wú)人機(jī)對(duì)施工場(chǎng)地監(jiān)工的應(yīng)用

在工地建設(shè)的過(guò)程中，無(wú)人機(jī)的使用發(fā)揮著不可替代的作用。在工地建設(shè)的過(guò)程中可以通過(guò)無(wú)人機(jī)的攝像功能，來(lái)按照預(yù)先制定的時(shí)間表拍攝施工現(xiàn)場(chǎng)的圖像進(jìn)度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)施工進(jìn)度的精確把控。同時(shí)，無(wú)人機(jī)還能有效監(jiān)控施工過(guò)程中工人的工作行為，增強(qiáng)施工人員的安全意識(shí)，從而減少安全事故的發(fā)生。另外，隨著全球?qū)Νh(huán)保的關(guān)注度不斷提升，我們國(guó)家的環(huán)保形勢(shì)也日益嚴(yán)峻。霧霾以及揚(yáng)塵等環(huán)境問(wèn)題嚴(yán)重影響著人們的生活品質(zhì)。在這樣的背景下，無(wú)人機(jī)的出現(xiàn)為解決這一問(wèn)題提供了新的思路。首先，可以通過(guò)無(wú)人機(jī)配備環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)施工現(xiàn)場(chǎng)的PM2.5含量以及符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的室內(nèi)空氣含量。一旦發(fā)現(xiàn)揚(yáng)塵超標(biāo)，無(wú)人機(jī)便會(huì)立即向相關(guān)部門發(fā)出警報(bào)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行有效管理，最后有效地控制施工現(xiàn)場(chǎng)揚(yáng)塵。因此，無(wú)人機(jī)在環(huán)保監(jiān)測(cè)方面展現(xiàn)出了巨大的潛力和價(jià)值。

三、無(wú)人機(jī)智能化測(cè)定控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)的無(wú)人機(jī)智能化測(cè)定控制技術(shù)正處在初步的階段，其動(dòng)態(tài)性以及不確定性等沒(méi)有辦法得到有效的保障，因此，要不斷地創(chuàng)新無(wú)人機(jī)的智能測(cè)定控制技術(shù)與快速測(cè)量的技術(shù)手段。因此，對(duì)于無(wú)人機(jī)智能化測(cè)定控制技術(shù)必須全面開(kāi)展研究。

（一）飛行控制的發(fā)展方向

面對(duì)不確定的任務(wù)環(huán)境以及比較復(fù)雜的通信環(huán)境，就需要不斷研究如何使無(wú)人機(jī)成功完成避障任務(wù)和自主起降等基礎(chǔ)控制任務(wù)，使其可以實(shí)現(xiàn)不確定環(huán)境下無(wú)人機(jī)的基礎(chǔ)任務(wù)以及自動(dòng)控制和多無(wú)人機(jī)協(xié)同合作的控制技術(shù)。

（二）任務(wù)規(guī)劃的發(fā)展方向

從單架無(wú)人機(jī)的任務(wù)和路線規(guī)劃過(guò)程中，無(wú)人機(jī)的自組織任務(wù)執(zhí)行需要引領(lǐng)無(wú)人機(jī)群體構(gòu)建低成本的網(wǎng)絡(luò)，如多目標(biāo)的搜索以及跟蹤和攻擊等，這樣才可以有效地完成自主合作的目標(biāo)，最后有效地降低由于人為因素而造成的失誤。

（三）其他方面的發(fā)展方向

環(huán)境感知層面的圖像結(jié)合技術(shù)包括單平臺(tái)飛機(jī)的傳感器圖像結(jié)合和跨平臺(tái)以及多源傳感器圖像的結(jié)合，其可以共同構(gòu)建對(duì)環(huán)境的全面感知。此外，無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)的學(xué)習(xí)體系能夠處理在比較復(fù)雜環(huán)境情況下的深層次問(wèn)題，研究學(xué)習(xí)觸發(fā)機(jī)制和模型計(jì)算方法，從而提高無(wú)人機(jī)適應(yīng)環(huán)境的能力和獨(dú)立學(xué)習(xí)以及思考的能力[4]。

四、結(jié)語(yǔ)

總而言之，在未來(lái)智能化以及計(jì)算機(jī)化的大背景下，無(wú)人機(jī)智能測(cè)定控制技術(shù)的研究將迎來(lái)良好的發(fā)展機(jī)會(huì)。從離線規(guī)劃測(cè)定控制向在線響應(yīng)測(cè)定控制再到智能預(yù)測(cè)測(cè)量和控制，技術(shù)的變革日新月異。同時(shí)，未來(lái)還將有更多新技術(shù)以及新概念和無(wú)人機(jī)測(cè)定控制技術(shù)相結(jié)合，這樣才能有效地推動(dòng)我國(guó)無(wú)人機(jī)智能化測(cè)定控制技術(shù)的長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展。中國(guó)軍轉(zhuǎn)民

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[4]竇曉磊.無(wú)人機(jī)智能拍攝控制技術(shù)研究[D].南京：南京航空航天大學(xué)，2021.

（作者簡(jiǎn)介：賈振軒，海軍潛艇學(xué)院隊(duì)長(zhǎng)，碩士研究生，研究方向?yàn)榻逃芾?；作者單位：杜韞博，海軍潛艇學(xué)院）