论文部分内容阅读
中图分类号:G904 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)30-0217-01
相较于传统环境下的作战模式,无人自主空中平台的实现需要有强大的支撑体系予以其力量支撑,使其成为现实的、可操作的应用样式。本章着重从理论支撑和技术支撑这两个个方面去分析无人自主空中平台的支撑体系。
1.理论支撑
1.1 人工智能
人工智能(Artificial Intelligence),是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术以及应用系统的一门新兴的技术科学。人工智能是计算机科学的一个分支,它企图了解智能的实质,并产生出一种新的能以人类智能相似的方式作出反应的智能机器。
人力认知与机器认知在不同的领域各有优劣。在完成重复性任务方面,在结构化环境下,或者在强调速度的情况下,机器比人力更具有优势。然而,如果在设定参数以外的环境中执行任务,机器就会很容易地陷入失败。而人工智能能够有效地应对环境的变化,并且可以适应和处理模棱两可的复杂情况。最强有力的军事系统,应该在未来的发展过程中能够充分地利用机器智能和人工智能的精华。因此,在未来的应用中最佳的配合也应当是通过人与智能机器之间的相互弥补,由机器和人力分别分担不同的作战任务,采用各自相对自由的自主的应用模式。
1.2 “平台无人,系统有人”
“平台无人,系统有人”是随着近些年来无人机的发展所提出的建设性理论。当前,各种无人自主空中平台所追求的典型特征便是实现平台的无人化、自主化,相关指挥控制系统的人工智能化并实现对于使用人员的辅助决策。随着单机系统自主控制能力和智能水平的提高,通过人机系统智能融合和集群自适应学习,可以实现智能集群和有人系统的高效协同,极大增强集群无人系统的能力。
在“平台无人,系统有人”这一理念的指引下,通过提高传感器平台对于环境的感知与认识能力的判断能力、多机协同任务规划与决策能力、无人平台间的信息交互与自主控制能力以及自适应学习能力,不断地弥补人工操作在恶劣环境下的适应性问题。
2.技术支撑
2.1 互连互通技术
互连互通技术是实现无人自主空中平台的关键技术,是为实现飞行自主化提供充分信息支援保障的关键支撑。互连技术是在网络环境中运用特定的技术,实现系统与系统、平台与平台之间的信息交互与共享。任何系统只要符合所連接的接口和交互规范就可以实现其相互间的互连。互通技术则独立于网络环境,不考虑信息交换的细节,是将解决问题的重心放在系统及其系统支持下的应用之间的相互作用上。
一组相互兼容的系统连接在不同类型的网络中需要通过网络互连来交互信息,一组不同类型系统在单一网络中需要通过网络互通来理解和运用信息,不同类型的网络和系统连接在一起则需要互连和互通能力。互连互通这一技术支撑,就是要有效地解决不同类型的无人自主空中平台与我军所建立的“四网一体”指挥信息系统之间的接入,真正实现该做作战平台的随遇入网。同时也是打破单一武器装备模式,实现不同类型无人自主空中平台之间的相互关联。
2.2 自主控制技术
自主控制技术是所有无人自主作战系统所追求的重要目标,是支撑无人作战模式升级为无人自主作战模式的核心所在。无人自主空中作战系统作为一种自主系统,其自主和鲁棒水平,是根据其在复杂多变的环境下处理难度不断增加的任务来衡量的。而当前,对于这一自主性的衡量主要有远程遥控、预先规划任务、离线重规划任务、事件鲁棒响应、机载重规划任务、多平台协调任务、多平台协同任务、战场知识工程、战场认知任务、集群战场认知任务和任务完全自主这几个层次。
而随着自主性的提升,系统复杂程度的提高,要突破自主技术这一核心技术,就必须要解决战场情报融合、环境态势感知、作战态势评估、自主行为决策、机载任务规划这几个关键性的技术。综合而言,实现自主控制的技术目前主要存在两类:一类是多层控制结构,目前已研制出用于无人车的四层软件控制结构。另一类则是人工智能/专家系统。更深层次而言,自主控制的发展也要取决于高性能的嵌入式计算机、实时操作系统以及模式识别和人工智能技术的突破。只有当微处理器达到人脑的处理水平,自主控制技术水平才能够得到空前的提升。
2.3 通信技术
无人系统由于其“无人”的特性,导致认知能力的缺失成为其核心弱点,必须依赖于自主性与人工控制器的有效通信联系。通信技术是无人自主空中作战系统与支持平台之间,以及和其他作战平台、无人作战系统之间信息传输的关键,是信息化条件下实现网络化作战的基础。发展多体制、多链路、高带宽、抗干扰的信息传输技术,多平台间的组网互连和实时信息分发技术,提升网络化通信能力,为多平台协同作战提供可靠的信息传输保障,使得无人自主空中作战系统的跨区作战成为可能。
而要突破通信技术对于无人自主空中作战的限制,就必须要解决大容量高带宽数据链技术;抗干扰抗拦截数据链技术;通信频谱有效利用并管理的相关技术。针对整个通信基础网而言,则需要提升通信基础网的网络化构建水平,强化基础网络的防护性,为通信提供安全的实施环境,从而为作战提供有效地信息支援保障。
2.4 平台技术
无人自主空中作战平台是无人自主空中作战系统完成各种作战任务的重要前提。实现平台技术在运动控制和高机动高速度高隐身能力上的技术性突破是支撑该中作战模式的关键。先进的平台技术能够加快研制进程、降低费用、提高可靠性和增强生存能力。要突破平台技术,需要解决平台总体技术、高精度导航与控制技术、自主施放/回收技术、高性能动力系统技术、新材料技术等多个关键技术。
同时还要注重提升平台的载荷能力。载荷能力决定了无人自主空中作战系统的任务完成能力。随着该系统任务能力的拓展,无人自主空中作战系统的有效载荷不断增多,其中最为关键的载荷包括传感器载荷、武器载荷等完成任务所必备的载荷。因此,在突破平台技术的过程中必须解决高性能传感器载荷技术和小型高效武器载荷技术等关键技。
相较于传统环境下的作战模式,无人自主空中平台的实现需要有强大的支撑体系予以其力量支撑,使其成为现实的、可操作的应用样式。本章着重从理论支撑和技术支撑这两个个方面去分析无人自主空中平台的支撑体系。
1.理论支撑
1.1 人工智能
人工智能(Artificial Intelligence),是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术以及应用系统的一门新兴的技术科学。人工智能是计算机科学的一个分支,它企图了解智能的实质,并产生出一种新的能以人类智能相似的方式作出反应的智能机器。
人力认知与机器认知在不同的领域各有优劣。在完成重复性任务方面,在结构化环境下,或者在强调速度的情况下,机器比人力更具有优势。然而,如果在设定参数以外的环境中执行任务,机器就会很容易地陷入失败。而人工智能能够有效地应对环境的变化,并且可以适应和处理模棱两可的复杂情况。最强有力的军事系统,应该在未来的发展过程中能够充分地利用机器智能和人工智能的精华。因此,在未来的应用中最佳的配合也应当是通过人与智能机器之间的相互弥补,由机器和人力分别分担不同的作战任务,采用各自相对自由的自主的应用模式。
1.2 “平台无人,系统有人”
“平台无人,系统有人”是随着近些年来无人机的发展所提出的建设性理论。当前,各种无人自主空中平台所追求的典型特征便是实现平台的无人化、自主化,相关指挥控制系统的人工智能化并实现对于使用人员的辅助决策。随着单机系统自主控制能力和智能水平的提高,通过人机系统智能融合和集群自适应学习,可以实现智能集群和有人系统的高效协同,极大增强集群无人系统的能力。
在“平台无人,系统有人”这一理念的指引下,通过提高传感器平台对于环境的感知与认识能力的判断能力、多机协同任务规划与决策能力、无人平台间的信息交互与自主控制能力以及自适应学习能力,不断地弥补人工操作在恶劣环境下的适应性问题。
2.技术支撑
2.1 互连互通技术
互连互通技术是实现无人自主空中平台的关键技术,是为实现飞行自主化提供充分信息支援保障的关键支撑。互连技术是在网络环境中运用特定的技术,实现系统与系统、平台与平台之间的信息交互与共享。任何系统只要符合所連接的接口和交互规范就可以实现其相互间的互连。互通技术则独立于网络环境,不考虑信息交换的细节,是将解决问题的重心放在系统及其系统支持下的应用之间的相互作用上。
一组相互兼容的系统连接在不同类型的网络中需要通过网络互连来交互信息,一组不同类型系统在单一网络中需要通过网络互通来理解和运用信息,不同类型的网络和系统连接在一起则需要互连和互通能力。互连互通这一技术支撑,就是要有效地解决不同类型的无人自主空中平台与我军所建立的“四网一体”指挥信息系统之间的接入,真正实现该做作战平台的随遇入网。同时也是打破单一武器装备模式,实现不同类型无人自主空中平台之间的相互关联。
2.2 自主控制技术
自主控制技术是所有无人自主作战系统所追求的重要目标,是支撑无人作战模式升级为无人自主作战模式的核心所在。无人自主空中作战系统作为一种自主系统,其自主和鲁棒水平,是根据其在复杂多变的环境下处理难度不断增加的任务来衡量的。而当前,对于这一自主性的衡量主要有远程遥控、预先规划任务、离线重规划任务、事件鲁棒响应、机载重规划任务、多平台协调任务、多平台协同任务、战场知识工程、战场认知任务、集群战场认知任务和任务完全自主这几个层次。
而随着自主性的提升,系统复杂程度的提高,要突破自主技术这一核心技术,就必须要解决战场情报融合、环境态势感知、作战态势评估、自主行为决策、机载任务规划这几个关键性的技术。综合而言,实现自主控制的技术目前主要存在两类:一类是多层控制结构,目前已研制出用于无人车的四层软件控制结构。另一类则是人工智能/专家系统。更深层次而言,自主控制的发展也要取决于高性能的嵌入式计算机、实时操作系统以及模式识别和人工智能技术的突破。只有当微处理器达到人脑的处理水平,自主控制技术水平才能够得到空前的提升。
2.3 通信技术
无人系统由于其“无人”的特性,导致认知能力的缺失成为其核心弱点,必须依赖于自主性与人工控制器的有效通信联系。通信技术是无人自主空中作战系统与支持平台之间,以及和其他作战平台、无人作战系统之间信息传输的关键,是信息化条件下实现网络化作战的基础。发展多体制、多链路、高带宽、抗干扰的信息传输技术,多平台间的组网互连和实时信息分发技术,提升网络化通信能力,为多平台协同作战提供可靠的信息传输保障,使得无人自主空中作战系统的跨区作战成为可能。
而要突破通信技术对于无人自主空中作战的限制,就必须要解决大容量高带宽数据链技术;抗干扰抗拦截数据链技术;通信频谱有效利用并管理的相关技术。针对整个通信基础网而言,则需要提升通信基础网的网络化构建水平,强化基础网络的防护性,为通信提供安全的实施环境,从而为作战提供有效地信息支援保障。
2.4 平台技术
无人自主空中作战平台是无人自主空中作战系统完成各种作战任务的重要前提。实现平台技术在运动控制和高机动高速度高隐身能力上的技术性突破是支撑该中作战模式的关键。先进的平台技术能够加快研制进程、降低费用、提高可靠性和增强生存能力。要突破平台技术,需要解决平台总体技术、高精度导航与控制技术、自主施放/回收技术、高性能动力系统技术、新材料技术等多个关键技术。
同时还要注重提升平台的载荷能力。载荷能力决定了无人自主空中作战系统的任务完成能力。随着该系统任务能力的拓展,无人自主空中作战系统的有效载荷不断增多,其中最为关键的载荷包括传感器载荷、武器载荷等完成任务所必备的载荷。因此,在突破平台技术的过程中必须解决高性能传感器载荷技术和小型高效武器载荷技术等关键技。