無(wú)人機(jī)自主控制的發(fā)展過(guò)程中存在什么挑戰(zhàn)

隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，無(wú)人機(jī)在軍事和民事領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景。在軍事領(lǐng)域，無(wú)人機(jī)憑借其全向傳感系統(tǒng)，毫秒級(jí)決策周期，以及超高過(guò)載機(jī)動(dòng)能力，將可能成為顛覆現(xiàn)有空戰(zhàn)手段的全新武器系統(tǒng)。在民用領(lǐng)域，無(wú)人機(jī)可以憑借其低成本和集群優(yōu)勢(shì)，成為取代傳統(tǒng)資源探測(cè)、環(huán)境監(jiān)控、通信中繼手段的分布式異構(gòu)飛行平臺(tái)解決方案。

鑒于無(wú)人機(jī)使用者有限的預(yù)先規(guī)劃能力，基于程序的自動(dòng)控制策略已經(jīng)不能滿足未來(lái)自主化無(wú)人機(jī)在復(fù)雜環(huán)境下的多任務(wù)需求。因此，自主飛行控制能力的提高將是未來(lái)無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)發(fā)展的主要目標(biāo)。由于無(wú)人機(jī)現(xiàn)實(shí)飛行環(huán)境的高度動(dòng)態(tài)性、不確定性和飛行任務(wù)的復(fù)雜性，實(shí)時(shí)、臨場(chǎng)決策與控制問(wèn)題已成為自主無(wú)人機(jī)研制面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn)。人工智能和高性能計(jì)算技術(shù)的不斷進(jìn)步為迎接上述挑戰(zhàn)提供了有利條件。

自主控制的概念

自主控制是在非受控的環(huán)境下采用的高度自動(dòng)控制。其中高度自動(dòng)控制指的是無(wú)人無(wú)需外界干預(yù)的控制過(guò)程，而非受控的環(huán)境結(jié)構(gòu)主要由不確定性引起。無(wú)人機(jī)自主控制意味著能在線感知外部態(tài)勢(shì)，并按預(yù)定的使命和原則在飛行中進(jìn)行決策并自主執(zhí)行任務(wù)。與人類智能行為相類比，無(wú)人機(jī)的自主性可以劃分為幾個(gè)不同的層次。其中，基礎(chǔ)層次對(duì)應(yīng)于人類的反射性行為，也被稱為“執(zhí)行層”；中間層次對(duì)應(yīng)于程序性行為，也被稱為“組織協(xié)調(diào)層”；最高層次對(duì)應(yīng)于決策性行為，也被稱為“決策層”。在無(wú)人機(jī)管理系統(tǒng)中（圖1），執(zhí)行層功能由綜合控制系統(tǒng)承擔(dān)（ACL1級(jí)），組織協(xié)調(diào)層包括在戰(zhàn)術(shù)飛行管理系統(tǒng)中（ACL 2~4級(jí)），決策層則屬于飛行任務(wù)管理系統(tǒng)的功能范疇（ACL 5~10級(jí)）。

來(lái)源：科技導(dǎo)報(bào)