耿艺萌

郑州市第十一中学 郑州 450000

无人机的自主与智能控制探究

耿艺萌

郑州市第十一中学 郑州 450000

在未来实施火力打击、夺取信息优势及进行信息对抗过程中，无人机是一项十分重要的手段。为自主控制无人机，使其智能程度不断提高是重要发展趋势。本文主要对自主和智能的相关内容进行阐述，包括两者的内涵及相互关系，并对实现智能控制的方案和方法积极有效提出。

无人机；自主；智能

任何事物都是与时俱进、不断发展着的，并不断演变其实质内涵。对于无人机来说，也不断动态完善其内涵，遥控飞机飞行时代逐渐向无人机自动飞行阶段发展变化，使得对人们认识的提高和技术的发展有效适应，否则不利于无人机技术的发展，严重者会对无人机技术的发展产生阻碍作用[1]。

1 分析自主与智能两者的本质内涵及关系

一般来讲，自主是对行为方式的表达，它通过自身决策对某行为进行完成；智能是指对行为过程的完成能力，在各种环境中对合理的“路径”积极寻找，从而对某项任务积极完成。

自主与智能二者具有相辅相成的关系。自主不一定能够实现智能，但自主对智能是有所希望的；智能对自主有效依赖，自主权的高低决定智能的等级。生成智能的过程主要为：在实现自主的基础上，对感悟力、爱好痴迷精神、主动性及权限范围等各方面能力综合运用，并不断总结知识、积累知识、提取信息、感受信息，对相关特征积极归纳，促进知识结构有效提升完善，并将知识融会贯通，使其对自然规律能够有效符合[2]。

独立行为执行能力、独立自主信息决策能力和处理能力、独立自主信息获取能力的全面具备是无人机自主行为方式实现的底线和基本原则。自主的基础为独立自主信息获取能力；对于无人机来说，若需要外界提供信息，外界一旦对信息不能提供，则无人机就会无法正常运作；自主的核心为独立自主信息决策能力和处理能力；独立行为执行能力要求任务的执行需要按照自身能力去完成，而不是对外来命令机械地执行[3]。因此，对于无人机来说，上述三层构成其自主智能的完整性，三者相互依存、相互作用。

信息提取与感知的实现需要独立自主能力，其主要体现为：(1)信息源需要具备一定的自然属性，不能人为设置信息源的特征属性，从而使得信息的安全性、可信性及唯一性难以保证；(2)信息源需要自主完成信息感知，不可以对其他辅助手段和外部信息进行利用；(3)需要自主完成信息特征的提取，针对其他外部手段来说，它们提供的相关特征信息不能利用[4]。

可见，自主信息不包含数据链提供的信息、北斗信息及GPS等，对于这些信息来说，其传感器不属于自主信息传感器的类型。常见的信息自主感知传感器主要包括：电磁感知传感器、天文信息感知传感器、光学感知传感器、地形匹配感知设备、视觉感知设备及惯性传感器。例如，为对跑道的参数特征和机场的位置特征进行指示，而将人为设置的标志或反光镜安装在机场上的情况对自主特性是不能体现的，主要原因在于极易破坏或改变这些人为设置的特征，无法将其作为唯一和可信的信息属性标志。信息源的选择应为很难对其改变的跑道周围的其他属性特征，按照距离的远近对周围面积大小进行合理选择，从远至近，逐步减小区域面积，在区域内信息的提取应为人们很难改变的属性特征，例如，自然景观、河流、高山等，从而在实现自主的同时，可实现故障重构和故障识别，然后可提供给自主决策具有唯一特征和可信的信息。

人使用的工具包括无人机，可划分其智能处理为不同的等级和层次。按照优先级的原则，划分无人机为3个智能等级，主要为：其个体安全飞行等级为第一等级，“高可靠活着”是其定义：能够实现飞行安全，且保持安全的姿态、速度及高度；具有一定的防撞能力，能够将动的物体或静止的物体自主安全的进行有效规避；在空中具备一定的加油能力，促进飞行能量有效保证，特情安全着陆能力、自修复能力和故障重构能力等。对小组特定的工作积极完成是其第二等级，“高品质工作”是其定义：四维导航能够实现；态势认知和感知能够实现；路径规划能够实现；任务规划能够实现；不认知无意识信息。对机群协同任务有效实现是第三等级，主要包括：编队飞行；无人和有人状态的协同作战；态势共享和群体感知；机群联合作战[5]。

总而言之，为使自主智能控制的3个等级有效实现，促进完善、完整的无人机有效“创造”，需要对“创造”原则积极遵循：在对智能和自主有效保证的基础上，为对一切可用的信息充分利用和获取，需要对其他传感器及手段有效借助，从而取得显著效果。自主与智能需对底线有效确保，为促进这一原则有效实现，无人机需对3个信息环有效具备，主要包括：权限信息环、非自主信息环，即外来辅助信息环、自主信息环；需要自主完成任务决策、信息的应用、信息的处理和信息的获取，为实现这一任务，需要对“代理机构”积极构造，需要至少存在两个“代理”，分为地面上的“代理”和飞机上的“代理”两种，地面上的“代理”是对人的指令分发与构造的积极完成，飞机上的“代理”是对完善的自主智能管控的积极实现，两者中后者具有十分关键的作用，存在核心功能，若此“代理”不存在，就会无法实现无人机的自主智能使命。

2 分析无人机控制的自主智能实现方法

对于无人机来说，其自主智能控制系统主要组成部分包括：硬件载体、载体所承载的控制逻辑、控制律、行为决策及信息获取等功能灵魂，且硬件载体相互作用于功能灵魂，对于不同的载体来说，它会对不同的功能灵魂进行承载，高性能的载体承载高智能的灵魂，两者具有相辅相成的关系，无人机自主智能控制系统进行积极“创造”的过程中，需要同时考虑二者，使二者做到相互协调[6]。

为促进无人机自主智能控制有效实现，需要做到完善自修复能力、故障重构、提升智能水平、有效扩展功能、有效扩充载体，将分布式系统运用于系统结构中，并运用相对独立的指令执行部件、决策计算单元、信息处理分析、信息获取的传感器及信息感知的传感器，进行有效的分布式配置，且分布式配置主要包括两方面含义：（1）分布式配置功能控制，主控制中心和副控制中心两者均有；（2）分布配置硬件载体。

3 结语

综上所述，在反复研究的前提下，重新梳理无人机本质内涵，针对自主与智能来说，分析两者的本质内涵及关系，使得实现无人机自主智能控制的基本思路和理念初步形成，将实现自主智能控制系统工程架构积极构建，且相关结果已经运用于实际飞机控制系统中；对于自主智能控制来说，虽然它具有很长的研究历史，但存在严重不足的研究深度，多数情况在理论层面上停留，从工程应用层面来看，它还为萌芽状态。对于自主智能来说，还需要深入研究其实现方法、智能决策策略及信息感知方法等方面的内容。

[1]胡睿,张小邨,李建，等.小型无人机航拍研究之镜头运用浅析[J].现代电视技术，2016,(3):126-130.

[2]史泰源.无人机飞行控制系统技术研究[J].探索科学，2016,(5):171.

[3]戴永伟,钱志娟,董茂科，等.基于神经网络的无人机飞行智能控制技术研究[J].数字技术与应用，2012,(7):10.

[4]盖文东,张婧,李玉霞，等.基于分布式仿真的智能控制实验教学平台设计[J].实验技术与管理，2016,33(3):134-137,158.

[5]高亚瑞.关于无人机飞行目标航迹规划优化管理[J].计算机仿真，2016,33(10):77-81.

[6]彭志红,孙琳,陈杰，等.基于改进差分进化算法的无人机在线低空突防航迹规划[J].北京科技大学学报，2012,34(1):96-101.

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