無人機自主性評估與指標

鄒昌昊　李恰然　余冠鋒

摘要：隨著科學技術的發展，無人機在國防軍事領域的應用越來越廣。目前無人機主要通過飛行員遠程操控、預編程控制為主，需要進一步提升無人機的自主性，使之能夠更好的應對復雜的戰場環境。本文首先分析了無人機系統自主性評估意義，根據ACL無人機自主控制等級，結合OODA環詳細描述了自主性評估指標，對未來無人機系統的研制開發具有一定的參考意義。

關鍵字：無人機自主性ACL等級指標

引言

無人機在現代戰爭和國家安全領域中，以其低廉的成本、極強的靈活性能夠很好地執行情報偵察、戰場監視、目標追蹤、電子對抗以及精確打擊等復雜任務，成為國防軍事領域中不可或缺的力量。無人機最初的發展可以追溯到一戰時期，主要以靶機的形式用于防空訓練。八十年代末期無人機被用于軍事偵察，在越戰期間美國首次使用無人機用于偵查重要目標，大大降低了士兵的傷亡率。隨著阿富汗戰爭、伊拉克戰爭的進行和戰后形式的發展，無人機在現代戰爭中的影響越來越大，已成為新軍事變革的重要體現。

目前無人機主要通過飛行員遠程操控、預編程控制為主，這種控制方式無法應對復雜未知的戰場環境.無人機需要具備很高的自主性才能更好的完成任務。隨著人工智能和機器學習技術的發展，自主性的程度也在不斷地提高。研制具有更自主性的無人機系統是無人機未來發展的必然趨勢，探索無人機系統的自主性評估方法對于未來無人機的設計和研制具有重要價值。

1無人機系統自主性評估意義

2016年美國國防部公開發表了無人系統集成路線圖UnmannedSystem Integrated Roadmap 2017-2042。該路線圖提出了自主性的最新概念，即自主性是一個實體基于該實體對外部環境、內在自身和當前狀況的知識和理解，在不同的行動方案中獨立發展和選擇以實現任務的能力。其評估意義可以概括為以下兩點：

（1）自主性評估是進行無人機系統發展規劃的必要環節。通過科學地量化無人機系統的自主控制水平，結合已有或在研無人機的發展現狀，可以制定出無人機系統自主性由低至高的發展戰略，為后續系統研制工作奠定了基礎。

（2）自主性評估可以對在研無人機性能進行評估，衡量其性能是否達到設計標準。通過建立無人機自主評估體系，可以定性定量地評估無人機在多方面的系統性能從而更加準確地分析出無人機系統設計的短板，使設計人員更加有方向地對整個無人機系統性能進行提升。

2無人機系統自主控制等級劃分

2000年美國提出了自主作戰AO（Autonomous Operations），它是由美國海軍研究辦公室ONR和美國空軍研究實驗室AFRL率先提出推廣的。為了深入研究無人機的自主作戰能力，AFRL定義了自主控制等級（Autonomous Control Level，ACL）作為衡量無人機在自主程度的標準。

為了指導和規劃美國無人機發展，美國國防部于2000年公開發表了Unmanned Aerial Vehicles Roadmap 2000-2025，即無人機路線圖;于2002年對無人機路線圖進行修訂后發表了Unmanned AerialVehicles Roadmap 2002-2027;隨后在2005年發表了無人機系統路線圖Unmanned Aircraft System Roadmap 2002-2027;這三個版本的路線圖均采用ACL標準對當時有代表性的、在研的和未來規劃的美國無人機進行了較明確的定義。具體如圖l所示。

根據美軍定義的ACL標準，自主性分為十個等級。第1 4級主要針對的是單機自主能力，目前技術上基本已經實現。處于第1 2級的先鋒無人偵察機和捕食者無人偵察機在戰爭期間主要用于占地實況視頻轉發，引導火炮、評估打擊效果、作戰部署能功能。處于第2 3級的全球鷹、影子、多用途無人機還可以進行戰斗支援、精確打擊等復雜任務;第5-10級主要針對機群自主能力，目前技術上處于在研和理論研究狀態。

3無人機自主性評估指標

ACL自主控制等級是通過無人機可實現的功能進行劃分的，然而無人機的自主性涉及多個方面，僅通過單一功能的描述無法準確評估整個無人機自主性等級。因此，通過結合OODA環對ACL分級進行細化描述，從觀察、判斷、決策和行動四個方面可以有效地評估無人機的感知能力、分析能力、決策能力和協同能力。詳細指標如表l所示：

4結束語

自主性是無人機系統最重要的一項技術特征，提升無人機系統的自主性有可能徹底改變未來的作戰概念，極大地提高無人系統的效率和效益，因此自主性的發展是無人機未來發展的主要方向。本文對自主性相關的基本概念及評估意義進行辨析，歸納和論述了無人機自主控制等級劃分的方法和評估指標，對今后無人機自主研制和設計開發具有一定的借鑒意義。

參考文獻

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