無人機系統(tǒng)自主控制技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

方佳敏

【摘要】隨著信息傳輸技術(shù)的快速發(fā)展，無人機系統(tǒng)逐漸成為當代信息獲取與信息傳輸?shù)募夹g(shù)手段。因為其具有較高的靈活性與自主性，能夠?qū)?zhàn)場進行全方位的即時監(jiān)測與信息收集。近年來，無人機已經(jīng)逐漸實現(xiàn)了系統(tǒng)的自我控制，一定程度上提升了系統(tǒng)的智能化水平。本文將在對無人機系統(tǒng)自主控制技術(shù)研究現(xiàn)狀的闡述基礎(chǔ)上，進一步分析探討其發(fā)展趨勢。

【關(guān)鍵詞】無人機系統(tǒng)；自主控制技術(shù)；研究現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

目前，無人機系統(tǒng)整體研發(fā)水平還處于較低水平，主要體現(xiàn)在其自主性與智能化程度不高。還主要是依靠地面操作人員或預(yù)設(shè)程序進行遠程控制，這在很大程度上限制了無人機功效的發(fā)揮。所以當務(wù)之急，是進一步提升無人機系統(tǒng)的自主性與智能化水平，提高作戰(zhàn)能力。

一、無人機系統(tǒng)自主控制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，西方發(fā)達國家在無人機自主控制技術(shù)方面的研究取得了較大的進展，其主要體現(xiàn)在自主控制智能態(tài)勢感知系統(tǒng)的研發(fā)與提高UVI自主水平的預(yù)測控制模型的建立，并且本分研究機構(gòu)提出了無人作戰(zhàn)飛機可靠的自主控制技術(shù)。就當前世界各國成熟運用的無人機系統(tǒng)而言，美國的“全球鷹”和“捕食者”無人機系統(tǒng)達到了2～3級ACL；無人戰(zhàn)斗武裝旋翼機將達到7～9級ACL；聯(lián)合無人空戰(zhàn)系統(tǒng)將實現(xiàn)5～6級ACL。目前，由于我國對無人機系統(tǒng)自主控制技術(shù)的研究起步較晚，無人機平臺的自主控制能力還比較低，只能解決一般性的飛行控制問題，對于更加復(fù)雜的飛行任務(wù)還不能順利完成，如對于敵方高密度防空火力下的大縱深火力偵察或直接打擊等。在復(fù)雜的飛行條件下，無人機的自主飛行控制一直是一個研究難題，如無人機自主飛行控制中自主著陸、飛行調(diào)整、路徑設(shè)置與飛行規(guī)劃等問題。我國學(xué)者對此的研究已取得一定成效，例如提出了無人戰(zhàn)術(shù)飛機分層式智能控制結(jié)構(gòu)以及無人作戰(zhàn)飛機可變權(quán)限自主的方法及結(jié)構(gòu)等。

總體而言，國內(nèi)外在無人機系統(tǒng)自主控制技術(shù)方面缺乏較高的水平，在不確定時間中，其處理、判斷與感知方面的能力明顯不足，往往只能實現(xiàn)確定環(huán)境中的半自主或自主控制，這樣是并非是真正意義上的無人機自主控制系統(tǒng)。不過隨著科技的發(fā)展，無人機系統(tǒng)也在逐步完善，現(xiàn)已經(jīng)開始向“人在回路上”的監(jiān)督控制方向轉(zhuǎn)變，從而達到完全自主控制的目的。

二、無人機系統(tǒng)自主控制技術(shù)發(fā)展趨勢

在無人機系統(tǒng)的自主控制技術(shù)方面，我國的研究起步較晚，也缺乏有效的手段來快速的處理、傳輸和獲取信息，因此需注意以下無人機自主控制技術(shù)的發(fā)展趨勢。

（一）無人機系統(tǒng)自主控制系統(tǒng)更加自主化

首先可對無人機的集群自組織技術(shù)和離機自主控制代理技術(shù)的方向進行研究。無人機的集群自組織技術(shù)主要是以高度對抗的戰(zhàn)場環(huán)境為依據(jù)，利用無人機集群來理解動態(tài)化的任務(wù)，自主完成多目標的搜索、跟蹤和打擊等任務(wù)，其成本優(yōu)勢相當明顯。同時，其能夠以自然界的自主機制為基礎(chǔ)，在無法集中控制條件下利用信息的交換來控制多架具有自主能力的無人機，提高自主協(xié)作的程度，減少人為干預(yù)，保證預(yù)期作戰(zhàn)任務(wù)的圓滿完成。此外，對于復(fù)雜通信以及不確定的戰(zhàn)場環(huán)境，將離機自主控制代理配置到任務(wù)控制站之中，這樣就能夠保證自主控制器與機載程序的無縫連接，保證不同的控制平臺兼容穩(wěn)定。通常而言，離機自主控制代理能有效的完成基本的自主飛行任務(wù)，并在任務(wù)中規(guī)避碰撞威脅，做好基本任務(wù)剖面的自動控制；而控制權(quán)能夠無縫遷移機載自主控制其和任務(wù)控制站，降低操作人員的工作強度，保證可變權(quán)限自主控制的實現(xiàn)。

（二）無人機系統(tǒng)自主控制技術(shù)更加智能化

其次，可開展無人機系統(tǒng)智能發(fā)育機制和人系統(tǒng)綜合顯控技術(shù)的研究。對于無人機系統(tǒng)智能發(fā)育機制而言，其主要研究無人機對發(fā)展環(huán)境深度的認知，利用模型算法和人類智能發(fā)育機理來建立無人機系統(tǒng)的智能發(fā)育機制，從而強化無人機系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)能力、推理能力和學(xué)習(xí)能力。而人系統(tǒng)綜合顯控技術(shù)主要是對控制系統(tǒng)與操作人員之間的協(xié)作問題加以支持，使操作人員能夠理解系統(tǒng)提供的建議與狀態(tài)，并利用自然方式科學(xué)指導(dǎo)智能控制系統(tǒng)，保證人機智能的有效融合，促進人機系統(tǒng)綜合效能的提高。

（三）無人機系統(tǒng)自主控制系統(tǒng)更加協(xié)同門戶化

再次，是開展基于故障預(yù)測的任務(wù)規(guī)劃技術(shù)和不確定環(huán)境下多無人機協(xié)調(diào)控制技術(shù)的研究。要想提高無人機的可維護性、可靠性和安全性，降低成本，需要科學(xué)運用綜合健康管理技術(shù)。當前診斷與檢測技術(shù)較為成熟，但是壽命預(yù)測尚未完善，只對突發(fā)情況的任務(wù)有較好的規(guī)劃，因此以故障預(yù)測為基礎(chǔ)的實時任務(wù)規(guī)劃也需要相應(yīng)執(zhí)行，以促進系統(tǒng)作戰(zhàn)能力的提高，強化任務(wù)基礎(chǔ)的實用性與前瞻性。此外，技術(shù)的進步也使得當前的作戰(zhàn)環(huán)境日趨復(fù)雜，單平臺的作戰(zhàn)能力畢竟有限，因此，無人機系統(tǒng)的單平臺作戰(zhàn)也需要向多無人機協(xié)同作戰(zhàn)方向發(fā)展，做好多機協(xié)調(diào)的合理控制，使得工作流程與結(jié)構(gòu)得到最大優(yōu)化。

三、結(jié)論

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，無人機系統(tǒng)自主控制技術(shù)作為一項全新的技術(shù)，其在未來信息戰(zhàn)爭中具有重要的作用。目前由于相關(guān)技術(shù)的缺乏，無人機系統(tǒng)自主控制技術(shù)作為極具前景與挑戰(zhàn)的戰(zhàn)略課題，提高當前無人機系統(tǒng)的自主性仍是業(yè)界研究的重點方向。本文就對無人機系統(tǒng)自主控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀進行了分析，并詳細指出了其需要重點研究的方向。

參考文獻

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