無人機的自主與智能控制探究

耿藝萌

鄭州市第十一中學 鄭州 450000

無人機的自主與智能控制探究

耿藝萌

鄭州市第十一中學 鄭州 450000

在未來實施火力打擊、奪取信息優(yōu)勢及進行信息對抗過程中，無人機是一項十分重要的手段。為自主控制無人機，使其智能程度不斷提高是重要發(fā)展趨勢。本文主要對自主和智能的相關內容進行闡述，包括兩者的內涵及相互關系，并對實現智能控制的方案和方法積極有效提出。

無人機；自主；智能

任何事物都是與時俱進、不斷發(fā)展著的，并不斷演變其實質內涵。對于無人機來說，也不斷動態(tài)完善其內涵，遙控飛機飛行時代逐漸向無人機自動飛行階段發(fā)展變化，使得對人們認識的提高和技術的發(fā)展有效適應，否則不利于無人機技術的發(fā)展，嚴重者會對無人機技術的發(fā)展產生阻礙作用[1]。

1 分析自主與智能兩者的本質內涵及關系

一般來講，自主是對行為方式的表達，它通過自身決策對某行為進行完成；智能是指對行為過程的完成能力，在各種環(huán)境中對合理的“路徑”積極尋找，從而對某項任務積極完成。

自主與智能二者具有相輔相成的關系。自主不一定能夠實現智能，但自主對智能是有所希望的；智能對自主有效依賴，自主權的高低決定智能的等級。生成智能的過程主要為：在實現自主的基礎上，對感悟力、愛好癡迷精神、主動性及權限范圍等各方面能力綜合運用，并不斷總結知識、積累知識、提取信息、感受信息，對相關特征積極歸納，促進知識結構有效提升完善，并將知識融會貫通，使其對自然規(guī)律能夠有效符合[2]。

獨立行為執(zhí)行能力、獨立自主信息決策能力和處理能力、獨立自主信息獲取能力的全面具備是無人機自主行為方式實現的底線和基本原則。自主的基礎為獨立自主信息獲取能力；對于無人機來說，若需要外界提供信息，外界一旦對信息不能提供，則無人機就會無法正常運作；自主的核心為獨立自主信息決策能力和處理能力；獨立行為執(zhí)行能力要求任務的執(zhí)行需要按照自身能力去完成，而不是對外來命令機械地執(zhí)行[3]。因此，對于無人機來說，上述三層構成其自主智能的完整性，三者相互依存、相互作用。

信息提取與感知的實現需要獨立自主能力，其主要體現為：(1)信息源需要具備一定的自然屬性，不能人為設置信息源的特征屬性，從而使得信息的安全性、可信性及唯一性難以保證；(2)信息源需要自主完成信息感知，不可以對其他輔助手段和外部信息進行利用；(3)需要自主完成信息特征的提取，針對其他外部手段來說，它們提供的相關特征信息不能利用[4]。

可見，自主信息不包含數據鏈提供的信息、北斗信息及GPS等，對于這些信息來說，其傳感器不屬于自主信息傳感器的類型。常見的信息自主感知傳感器主要包括：電磁感知傳感器、天文信息感知傳感器、光學感知傳感器、地形匹配感知設備、視覺感知設備及慣性傳感器。例如，為對跑道的參數特征和機場的位置特征進行指示，而將人為設置的標志或反光鏡安裝在機場上的情況對自主特性是不能體現的，主要原因在于極易破壞或改變這些人為設置的特征，無法將其作為唯一和可信的信息屬性標志。信息源的選擇應為很難對其改變的跑道周圍的其他屬性特征，按照距離的遠近對周圍面積大小進行合理選擇，從遠至近，逐步減小區(qū)域面積，在區(qū)域內信息的提取應為人們很難改變的屬性特征，例如，自然景觀、河流、高山等，從而在實現自主的同時，可實現故障重構和故障識別，然后可提供給自主決策具有唯一特征和可信的信息。

人使用的工具包括無人機，可劃分其智能處理為不同的等級和層次。按照優(yōu)先級的原則，劃分無人機為3個智能等級，主要為：其個體安全飛行等級為第一等級，“高可靠活著”是其定義：能夠實現飛行安全，且保持安全的姿態(tài)、速度及高度；具有一定的防撞能力，能夠將動的物體或靜止的物體自主安全的進行有效規(guī)避；在空中具備一定的加油能力，促進飛行能量有效保證，特情安全著陸能力、自修復能力和故障重構能力等。對小組特定的工作積極完成是其第二等級，“高品質工作”是其定義：四維導航能夠實現；態(tài)勢認知和感知能夠實現；路徑規(guī)劃能夠實現；任務規(guī)劃能夠實現；不認知無意識信息。對機群協同任務有效實現是第三等級，主要包括：編隊飛行；無人和有人狀態(tài)的協同作戰(zhàn)；態(tài)勢共享和群體感知；機群聯合作戰(zhàn)[5]。

總而言之，為使自主智能控制的3個等級有效實現，促進完善、完整的無人機有效“創(chuàng)造”，需要對“創(chuàng)造”原則積極遵循：在對智能和自主有效保證的基礎上，為對一切可用的信息充分利用和獲取，需要對其他傳感器及手段有效借助，從而取得顯著效果。自主與智能需對底線有效確保，為促進這一原則有效實現，無人機需對3個信息環(huán)有效具備，主要包括：權限信息環(huán)、非自主信息環(huán)，即外來輔助信息環(huán)、自主信息環(huán)；需要自主完成任務決策、信息的應用、信息的處理和信息的獲取，為實現這一任務，需要對“代理機構”積極構造，需要至少存在兩個“代理”，分為地面上的“代理”和飛機上的“代理”兩種，地面上的“代理”是對人的指令分發(fā)與構造的積極完成，飛機上的“代理”是對完善的自主智能管控的積極實現，兩者中后者具有十分關鍵的作用，存在核心功能，若此“代理”不存在，就會無法實現無人機的自主智能使命。

2 分析無人機控制的自主智能實現方法

對于無人機來說，其自主智能控制系統主要組成部分包括：硬件載體、載體所承載的控制邏輯、控制律、行為決策及信息獲取等功能靈魂，且硬件載體相互作用于功能靈魂，對于不同的載體來說，它會對不同的功能靈魂進行承載，高性能的載體承載高智能的靈魂，兩者具有相輔相成的關系，無人機自主智能控制系統進行積極“創(chuàng)造”的過程中，需要同時考慮二者，使二者做到相互協調[6]。

為促進無人機自主智能控制有效實現，需要做到完善自修復能力、故障重構、提升智能水平、有效擴展功能、有效擴充載體，將分布式系統運用于系統結構中，并運用相對獨立的指令執(zhí)行部件、決策計算單元、信息處理分析、信息獲取的傳感器及信息感知的傳感器，進行有效的分布式配置，且分布式配置主要包括兩方面含義：（1）分布式配置功能控制，主控制中心和副控制中心兩者均有；（2）分布配置硬件載體。

3 結語

綜上所述，在反復研究的前提下，重新梳理無人機本質內涵，針對自主與智能來說，分析兩者的本質內涵及關系，使得實現無人機自主智能控制的基本思路和理念初步形成，將實現自主智能控制系統工程架構積極構建，且相關結果已經運用于實際飛機控制系統中；對于自主智能控制來說，雖然它具有很長的研究歷史，但存在嚴重不足的研究深度，多數情況在理論層面上停留，從工程應用層面來看，它還為萌芽狀態(tài)。對于自主智能來說，還需要深入研究其實現方法、智能決策策略及信息感知方法等方面的內容。

[1]胡睿,張小邨,李建，等.小型無人機航拍研究之鏡頭運用淺析[J].現代電視技術，2016,(3):126-130.

[2]史泰源.無人機飛行控制系統技術研究[J].探索科學，2016,(5):171.

[3]戴永偉,錢志娟,董茂科，等.基于神經網絡的無人機飛行智能控制技術研究[J].數字技術與應用，2012,(7):10.

[4]蓋文東,張婧,李玉霞，等.基于分布式仿真的智能控制實驗教學平臺設計[J].實驗技術與管理，2016,33(3):134-137,158.

[5]高亞瑞.關于無人機飛行目標航跡規(guī)劃優(yōu)化管理[J].計算機仿真，2016,33(10):77-81.

[6]彭志紅,孫琳,陳杰，等.基于改進差分進化算法的無人機在線低空突防航跡規(guī)劃[J].北京科技大學學報，2012,34(1):96-101.

V279

A