智能無(wú)人飛行器的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

（荊楚理工學(xué)院，湖北荊門(mén)市，448000） 夏鑫宇 肖君如

1 智能無(wú)人飛行器的概念

智能無(wú)人飛行器是由無(wú)人機(jī)、導(dǎo)彈等無(wú)人平臺(tái)及其有關(guān)設(shè)備組成的有機(jī)整體，具有感知、學(xué)習(xí)、決策等智能特征，是可自主完成預(yù)期使命任務(wù)的無(wú)人飛行裝備。

2 智能無(wú)人飛行器研究現(xiàn)狀

2.1 智能自主能力評(píng)價(jià)

隨著智能無(wú)人飛行器技術(shù)的發(fā)展，如今智能無(wú)人飛行器正朝著智能化、擬人化的方向發(fā)展，美國(guó)軍方根據(jù)無(wú)人機(jī)的智能化、擬人化和自主程度將智能無(wú)人飛行器分為了三個(gè)等級(jí)。首先是半自主操作的無(wú)人機(jī)，半自主操作的無(wú)人機(jī)需要在回路階段由飛行員完成相應(yīng)的判斷和操作，其次是監(jiān)督式自主操作，這一等級(jí)的無(wú)人機(jī)在回路階段具備一定的感知能力，能夠?qū)Ω兄降男畔⒆鞒鲆欢ǖ呐袛嗪蜎Q策，但在具體進(jìn)行判斷和操作的過(guò)程中尚不能夠?qū)崿F(xiàn)全面的自動(dòng)化，還需要人工輔助監(jiān)測(cè)和指揮，最后是全自主操作類型的無(wú)人機(jī)，這一類型的無(wú)人機(jī)無(wú)需人處在回路內(nèi)，無(wú)人機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)周?chē)h(huán)境全面的感知和分析判斷，并依據(jù)判斷的結(jié)果進(jìn)行決策，并進(jìn)行相應(yīng)的操作，人只需要自回路外對(duì)無(wú)人機(jī)的執(zhí)行質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，并根據(jù)評(píng)估結(jié)果對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)。

2.2 美國(guó)智能無(wú)人飛行器研究進(jìn)展

為了提升智能無(wú)人飛行器的研究和應(yīng)用水平，早在20世紀(jì)90年代，美國(guó)多個(gè)相關(guān)機(jī)構(gòu)就展開(kāi)了對(duì)智能無(wú)人飛行器相關(guān)技術(shù)的研究，并將研究的重點(diǎn)放在了無(wú)人機(jī)精準(zhǔn)打擊目標(biāo)對(duì)象、無(wú)人機(jī)群體作戰(zhàn)以及智能無(wú)人機(jī)全自主操作等方向。

在精準(zhǔn)打擊方面，目前美國(guó)在這一方面已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，美國(guó)研發(fā)的遠(yuǎn)程反艦導(dǎo)彈不僅能夠在飛行的過(guò)程中對(duì)周?chē)沫h(huán)境進(jìn)行感知，并對(duì)未知的威脅進(jìn)行一定的判斷，從而改變?cè)w行路徑，繞開(kāi)未知威脅，而且還能夠?qū)︻A(yù)設(shè)的打擊對(duì)象進(jìn)行感知和識(shí)別，并找出打擊對(duì)象的薄弱之處進(jìn)行精準(zhǔn)打擊，從而提升攻擊效果。

在智能飛行器方面，美國(guó)目前也取得了不俗的成就，美國(guó)研發(fā)的X-47B無(wú)人攻擊機(jī)首次實(shí)現(xiàn)了人工利用電腦遠(yuǎn)程操作使無(wú)人機(jī)完成目標(biāo)任務(wù)，2011年這一無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)了無(wú)人飛行測(cè)試，并取得了成功，而在2013年，研發(fā)人員對(duì)這一無(wú)人機(jī)進(jìn)行了更新和改進(jìn)，在人工通過(guò)電腦對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和指導(dǎo)下，無(wú)人機(jī)完成了彈射和著艦任務(wù)，不僅如此，2015年，美國(guó)還實(shí)現(xiàn)了無(wú)人機(jī)空中加油操作，而上述幾種無(wú)人機(jī)智能操作均有不小的難度。

在集群作戰(zhàn)方面，美國(guó)研發(fā)了微型無(wú)人機(jī)，微型無(wú)人機(jī)的體積較小，能夠完成大型無(wú)人機(jī)不能完成的任務(wù)，特別是在監(jiān)察敵情方面微型無(wú)人機(jī)更加靈活、不易被發(fā)現(xiàn)，更為重要的是，微型無(wú)人機(jī)群能夠通過(guò)飛機(jī)發(fā)射和收回。

3 智能無(wú)人機(jī)飛行器發(fā)展趨勢(shì)

3.1 智能分布作戰(zhàn)

在傳統(tǒng)的作戰(zhàn)中，對(duì)于作戰(zhàn)平臺(tái)的要求非常高，需要作戰(zhàn)平臺(tái)能夠綜合探測(cè)制導(dǎo)、武器裝備、火力打擊等功能，而要具備這些綜合功能就需要作戰(zhàn)平臺(tái)具備相應(yīng)功能的各個(gè)系統(tǒng)，這導(dǎo)致作戰(zhàn)平臺(tái)的體系復(fù)雜且造價(jià)成本高昂，一旦平臺(tái)遭受打擊，則所有的功能都會(huì)失去效用，損失比較大。

而基于智能計(jì)算和分布式技術(shù)的智能協(xié)同作戰(zhàn)技術(shù)則能夠?qū)崿F(xiàn)智能分布作戰(zhàn)，將平臺(tái)的各個(gè)功能分散開(kāi)來(lái)，使不同類型的無(wú)人機(jī)承擔(dān)特定的功能，作戰(zhàn)任務(wù)由指揮控制無(wú)人機(jī)、攻擊型無(wú)人機(jī)、探測(cè)型無(wú)人機(jī)、電子戰(zhàn)無(wú)人機(jī)等各種類型無(wú)人機(jī)緊密協(xié)作、共同完成任務(wù)，這樣的操作一方面能夠節(jié)省成本，且某一飛行器受到打擊時(shí)，喪失的僅僅是這一飛行器所具備的某一功能，而不會(huì)影響其他飛行器的功能，不僅如此，通過(guò)無(wú)人機(jī)群體協(xié)同作戰(zhàn)也能夠提升任務(wù)完成的效率。

3.2 集群化作戰(zhàn)

通過(guò)群體智能技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)人機(jī)群體作戰(zhàn)，聽(tīng)過(guò)智能群體作戰(zhàn)不僅能夠?qū)蝹€(gè)無(wú)人機(jī)的優(yōu)勢(shì)集中起來(lái)，同時(shí)通過(guò)無(wú)人機(jī)之間的相互配合還能夠發(fā)揮出更大的效用，在實(shí)際的戰(zhàn)爭(zhēng)中，通過(guò)無(wú)人機(jī)之間的相互配合能夠大大提升戰(zhàn)爭(zhēng)獲勝的可能性，不僅如此，在戰(zhàn)爭(zhēng)環(huán)境中，即便無(wú)人機(jī)群體中部分無(wú)人機(jī)受到攻擊失去效用也不會(huì)影響無(wú)人機(jī)群的整體功能，這使得無(wú)人機(jī)在攔截?cái)撤竭M(jìn)攻和打擊敵方目標(biāo)的過(guò)程中均具有傳統(tǒng)飛行器所不具備的優(yōu)勢(shì)。

4 智能無(wú)人機(jī)飛行器關(guān)鍵技術(shù)

4.1 智能態(tài)勢(shì)感知技術(shù)

為了在未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)中更好地應(yīng)用無(wú)人機(jī)技術(shù)，使得無(wú)人機(jī)能夠發(fā)揮更大的效用，無(wú)人機(jī)需要具備智能態(tài)勢(shì)感知體系，能夠?qū)χ車(chē)h(huán)境、打擊目標(biāo)以及無(wú)人機(jī)自身的運(yùn)行情況進(jìn)行感知。

智能環(huán)境感知，智能環(huán)境感知主要是指無(wú)人機(jī)能夠?qū)χ車(chē)沫h(huán)境進(jìn)行感知，通過(guò)對(duì)周?chē)髿猸h(huán)境、戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境等進(jìn)行感知，從而判斷是否存在潛在的威脅，從而為無(wú)人機(jī)后續(xù)的操作提供信息基礎(chǔ)。

智能目標(biāo)對(duì)象感知，智能目標(biāo)對(duì)象感知主要是指無(wú)人機(jī)能夠在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中對(duì)敵方情況進(jìn)行感知和識(shí)別，由于戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境較為復(fù)雜，采用圖像感知的導(dǎo)彈對(duì)目標(biāo)區(qū)域可視度、戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境

復(fù)雜度要求較高能故障感知，加之無(wú)人機(jī)可能還會(huì)遭到人為的信息干擾，因此在智能目標(biāo)感知的過(guò)程中，可以合理的使用人工智能技術(shù)，從而提升無(wú)人機(jī)對(duì)目標(biāo)環(huán)境的感知效率和效果。

智能故障感知，智能故障感知是指無(wú)人機(jī)在執(zhí)行任務(wù)的過(guò)程中對(duì)自身的運(yùn)行情況進(jìn)行感知，從而使無(wú)人機(jī)在發(fā)生故障時(shí)能夠?qū)ψ陨淼那闆r進(jìn)行判斷，通過(guò)改變飛行途徑等措施使自身在存在故障的情況下依然能夠完成任務(wù)。

4.2 智能決策技術(shù)

智能決策技術(shù)是指，無(wú)人機(jī)在執(zhí)行任務(wù)的過(guò)程中能依據(jù)周?chē)沫h(huán)境變化進(jìn)行自主決策，從而在瞬息萬(wàn)變的戰(zhàn)場(chǎng)中完成任務(wù)。然而這一技術(shù)的實(shí)現(xiàn)具有較大的難度，在執(zhí)行任務(wù)的過(guò)程中無(wú)人機(jī)如何改變預(yù)定飛行路徑躲避未知的威脅是一大問(wèn)題，同時(shí)在躲避威脅后，如何重新規(guī)劃飛行路徑繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)同樣是一大技術(shù)難題。

4.3 智能控制技術(shù)

智能控制技術(shù)主要應(yīng)對(duì)無(wú)人飛行器在大范圍跨域飛行、存在參數(shù)擾動(dòng)或者突發(fā)的故障等情況下的智能、容錯(cuò)控制等問(wèn)題，確保無(wú)人飛行器穩(wěn)定完成飛行作戰(zhàn)任務(wù)。

隨著社會(huì)科技的發(fā)展，當(dāng)前及未來(lái)的戰(zhàn)爭(zhēng)范圍將大大增加，在這樣的背景下，飛行器所面臨的環(huán)境更加復(fù)雜，如何提升飛行器的適應(yīng)性和穩(wěn)定性則需要要依靠智能控制技術(shù)來(lái)解決，通過(guò)智能控制技術(shù)使得飛行器的相關(guān)運(yùn)行條件維持在一定的范圍內(nèi)，使飛行器能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)距離長(zhǎng)時(shí)間的作戰(zhàn)。

5 總結(jié)

將人工智能技術(shù)與無(wú)人機(jī)技術(shù)進(jìn)行結(jié)合是未來(lái)智能無(wú)人飛行器的一大發(fā)展趨勢(shì)，通過(guò)這兩大技術(shù)的結(jié)合能夠使無(wú)人機(jī)模仿人類的行為進(jìn)行信息感知，并對(duì)依據(jù)信息進(jìn)行相應(yīng)的決策和行動(dòng)實(shí)現(xiàn)自主、高動(dòng)態(tài)與分布協(xié)同作戰(zhàn)。