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智能无人系统技术利用与发展趋向

行业动态  功夫 : 2023-08-03

起源：《中国舰船钻延追

作者：王耀南 安果维 王传成 莫洋 缪志强 曾凯

随着前沿科技加快利用于军事领域，智能无人系统成为现代战争的沉要组成部门，世界重要军事强国均高度器沉智能无人系统技术在军事领域的利用，在将来，智能无人系统将深刻影响作战方式，颠覆战争规定。而智能无人系统作为前沿科学技术（如人为智能、智能机械人、智能感知、智能推算等）的集大成者，其代表了一个国度科技实力的最高发展水平。所以，在智能无人系吐潇域发展钻研能极大地推动现有军事、民生领域的发展。
当前，无人系统设备已在军事矛盾中崭露头角，例如，在土耳其与叙利亚的矛盾中，土耳其利用空军设备的安卡-S型长航时无人机和巴拉克塔TB-2察打一体型无人机，对叙利亚当局军进行了进攻；俄罗斯国防部也曾颁布叙利亚境内的武装分子利用载有爆炸物的无人机对其军事基地发展了集群式攻击；2020年，美国利用一架MQ-9“收割者”无人机袭击了伊朗高级军事指挥官并使其当场毙命。无人作战在到来，智能无人系统作为将来战场的关键利器，将决定整个战争的成功归属。

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发展智能无人系统不仅会推动现有军事科技的升级与进取，还将带头民用科技的智慧性发展，蕴含智能交通系统、智慧家居系统、智能造作系统与智能医疗系统等。为了越发科学、急剧地发展智能无人系统，各科技大国纷纷出台了一系列有关智能无人系统发展的规划与路线，力求在智能无人系吐潇域的发展中抢得先机，篡夺造高点。有关的有美国的自主无人系统综合路线图、俄罗斯的国度兵器设备打算、英国的国防创新技术框架、中国的新一代人为智能发展规划以及日本的中持久技术规划等。
近年来，从空中到空间、从陆地到海洋，各种类型的智能无人系统大量涌现，世界各强国已经逐步将智能无人系统部署到军队中，并且在一些地域矛盾、反恐战场中，智能无人系统的关键作用日益增长。因而，本文将沉点从将来战场的军事需要启程，基于将来战排场对的现实复杂环境的挑战，分析智能无人系统发展与利用所需的关键技术，并从军事角度分析个别加强与集群加强关键技术，论述智能无人系统的发展趋向。

一、国内表钻研近况

智能无人系统概想才提出不久，目前其钻研尚处于低级阶段，国际上也未形成统一的界说，暂且将其界说为：由无人平台及若干辅助部门组成，拥有感知、交互和进建能力，并且可能基于知识进行自主推理、自主决策，从而达成指标的有机整体。智能无人系统凭据其作用的空间领域，能够划分为陆地无人系统、空中无人系统和海洋无人系统三大部门。其中，陆地无人系统重要蕴含窥伺无人车、运输无人车、作战无人车、破障无人车、排爆无人车、无人车编队与指挥系统等；空中无人系统重要蕴含窥伺无人机、作战无人机、后勤运输无人机以及无人机编队等；海洋无人系统重要蕴含窥伺无人艇、作战无人艇、后勤运输无人艇、巡逻搜救无人艇、窥伺无人潜航器、作战无人潜航器以及岸基支持系统等。本节将从以上3个部门来对国内表智能无人系统的钻研近况进行论述。

1.国表智能无人系统钻研近况

（1）陆地无人系统

陆地无人系统重要用于谍报网络、窥伺巡逻、扫雷除障、火力进攻、战场接济、后勤运输、通讯中继以及电子滋扰等领域，随着陆地无人系统在战斗中的优势愈发凸显，针对其的钻研愈发受到列国的宽泛关注。
美国曾于1993年11月启动“结合战术无人车”项目，也即“角斗士”无人作战平台项主张前身。2006年，美国实现了“角斗士”无人作战平台整系统的设计，并于2007年正式设备水师陆战队。“角斗士”战术无人作战平台是世界上第1款多用处作战无人平台，搭载的传感器系统有日/夜摄像机、GPS定位系统以及声学与激光搜索系统等，并设备有机枪、冲锋枪、催泪弹、狙击系统、生化兵器探测系统等，能够在分歧的气象和地形下执行窥伺、核生化兵器探测、突破阻碍、反狙击手、火力进攻与直接射击等工作。
“角斗士”无人作战平台搭载有高机动与高生计底盘，针对该平台，还开发了便携式手持节造系统，并萦绕该节造系统的抗滋扰性、网络互操作性、幼型化与把持轻便化等技术问题实现了一系列开发工作。但因“角斗士”无人作战平台的装甲防护能力较弱，执行工作的荫蔽性差，导致其远程窥伺与节造系统面对的滋扰较多。除此表，美国陆军也服役了一些其他的陆地无人系统，如“蝎子”机械人、“魔爪”机械人等。2017年，美国陆军造订了《机械人与自主系统（RAS）战术》，为发展无人作战能力建设提供了顶层规划。图1所示为美国陆地无人系统。

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图1 美国陆地无人系统

以色劣注俄罗斯、英国和德国也相继进行了陆地无人系统的研造工作，并研发出了一系列先进的产品，产品列表如表1所示。例如，以色列研发的“守护者”系列自主无人车能够结合搭载的传感器与融合算法，自主窥伺与鉴别危险阻碍，执行巡逻、监督与幼规模的火力进攻工作；俄罗斯研造的MARSA-800无人车能够执走运输和后勤保险以及跟踪监督等工作，并能够在执行工作的过程中实现自主蹊径规划，躲避阻碍，该无人车已在叙利亚战场进行部署。英国和德国对陆地无人系统的钻研也发展得较早，英国于上世纪60年代就推出了手推车排爆机械人，后来又推出HarrisT7触觉反馈机械人，用于执行拆弹、排爆等危险工作；德国莱茵金属公司开发的“工作大家”地面武装窥伺无人车重要用于执行战术监督、危险物检测、医疗后送、通讯中继以及火力增援工作。

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表1  列国陆地无人系统

（2）空中无人系统

空中无人系统重要以单个无人机平台和无人机集群为主。无人机由于拥有视野坦荡、飞行自由、设备搭载性好蹬着点，被宽泛利用于军事领域，并在近年来的军事矛盾中起到了极大的作用�？罩形奕讼低车闹匾澳茉毯旱ㄍ纭⒖偶喽健⒌龆谢⒅副旮佟⒄绞踅ビ肟罩薪蛹玫�。
美国空军钻研尝试室于2000年提出了针对无人机自主作战的概想，并对无人机的自主水平进行了量化界说，造订了发展规划。无人机自主程怀抱化内容与发展阶段如图2所示。

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图2  自主节造水平与无人机自主化趋向

2003年，美国将空军和水师的无人作战飞机系统项目归并，启动了“结合无人作战系统”（J-UCAS）项目，起头了对无人作战飞机X-47B的钻研。2006年，美水师提出了“水师无人作战航空系统”(N-UCAS)项目，旨在为航母舰载机联队引入无人作战飞机，并持续对X-47B发展钻研。在2012—2014年间，又屡次实现了航母弹射、着舰、触舰复飞等试验，并于2015年实现了自主空中加油试验。X-47B攻击型无人机是一款能够自主把持、隐身机能好且合用于陆基和舰载的无人作战飞机，具备高航程和高航时的特点，设备有照射雷达、光电造导系统和孔径雷达等先进的传感器，重要职能蕴含谍报窥伺、指标追踪、电子战滋扰、火力进攻等。美国研造的其他空中无人系统，如“全球鹰”、“捕食者”、“猎人”和“大乌鸦”等也已在军队服役，如图3所示。
以色列研造的“哈比”无人机建设有反雷达感应器、光电造导系统和导弹，可自主攻击敌方雷达系统，如图3所示。

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图3  列国空中无人系统

单个空中无人系统在执行工作时容易被滋扰和进攻从而导致工作失败，而空中无人系统集群则能够添补这一缺点，更大水平地阐扬空中无人系统的优势。美国国防先进钻研打算局（DARPA）针对空中无人系统集群先后启动了“幼精灵”低成本无人机项目、低成本无人机集群项目、“山鹑”（Perdix）微型无人机机载高快发射演示项目、进攻性蜂群使能战术（OFFSET）项目等，通过开发和测试用于无人系统集群的系统架构、通讯系统以及散布式节造算法，发展了无人机集群自主节造系统，并利用人为智能、态势感知、虚构现实及加强现实等前沿科学技术，提升了空中无人系统集群在战场上的综合作战能力。

（3）海洋无人系统

海洋无人系统蕴含水面无人系统和水下无人系统2类。其中，水面无人系统重要指水面无人艇（以下简称“无人艇”），重要用于执行海上搜救、窥伺监督、火力进攻、巡逻安防、电子滋扰、后勤保险和钓饵靶船等工作；水下无人系统重要指无人潜航器，与载人潜艇相比，其拥有无人员伤亡、高荫蔽性与高自主性蹬着点，重要用于执行谍报网络、指标监测、战力威慑火力进攻等工作。2018年，美水师颁布了《水师部无人系统战术路线图》，2019年，又颁布了《水师人为智能框架》，为水师作战与海洋无人系统的发展提供了路线规划与指南。
在水面无人系统方面，美国提出了“美国先进概想技术演示项目”（ACTD），其沉要工作之一就是发展“斯巴达窥伺兵”无人艇的钻研。该项目已于2007年实现，并在伊拉克战区进行了试验。“斯巴达窥伺兵”无人艇搭载有无人驾驶系统与视距/超视距通讯系统，并搭载有电光/红表搜索转塔、高清摄像机、导航雷达、水面搜索雷达、全球定位系统接管机等先进传感器，以及舰炮、反舰导弹及反潜感应器等兵器，重要用于执行谍报网络、指标监督、信息窥伺、反水雷和海上安防等工作，拥有肯定的自主能力。美国研造的“海上猎人”无人艇搭载有声呐与光电传感器，以及近距、远程雷达探测系统与可扩大�？榛畔低�，重要用于执行鉴别、监测可疑指标，疏导火力进攻等工作。美国海洋无人系统如图4所示。以色列研造的“�；ふ�”无人艇重要用于执行谍报窥伺、可疑指标分辨、战术拦截、电子滋扰和精确进攻等工作（图4）。俄罗斯研造的无人水面窥伺艇能够在母舰的指挥下执行急剧巡逻工作并查抄、监督指定区域，搜索谍报。

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图4  列国海洋无人系统

在水下无人系统方面，俄罗斯研造的核动力无人潜航器“波塞冬”，可携带通例以及核弹头，执行窥伺与战术核进攻工作，如图4所示。美国研造的“刀鱼”无人潜航器，能够通过发出低频电磁波来扫描可疑物体，搜索谍报；研造的“金枪鱼”-9无人潜航器可携带多种尺度载荷，可用来执行近�？碧健⒎此住⒓喽胶涂牛↖SR）等工作。

2.国内智能无人系统钻研近况

近年来，我国军用智能无人系统发展迅快，本文将从陆地无人系统、空中无人系统和海洋无人系统3个方面进行论述。
在陆地无人系统方面，国防科技大学与三一沉工股份有限公司结合开发了“戈壁苍狼”陆地无人轻型平台，其以履带为动力，搭载榴弹发射器和机枪等兵器系统，能够用来执行后勤运输、伤员运送、窥伺监测、火力进攻等工作。江山智能集团研造的“龙马”系列无人车，拥有壮大的运输与越障能力。南京理工大学研造的“神行-III”军用地面智能机械人系统，拥有较强的自主导航与谍报窥伺能力。国防科技大学与哈尔滨工业大学等单元结合研造的无人驾驶核化窥伺车，拥有较高的机动能力与装甲防护能力，搭载的兵器系统能够执行火力进攻并具备肯定的自主能力。
在空中无人系统方面，成都飞机工业集团研造的“翼龙”系列无人机拥有全自主水平起降能力、巡航飞行能力、空位协同能力与地面接力节造能力等，搭载有多型光电/电子窥伺设备以及幼型空位精确进攻兵器，能够执行谍报窥伺、指标跟踪、火力进攻等工作。我国研造的“彩虹”系列无人机拥有中空长航时的航行能力，能够搭载电子滋扰系统与多种兵器系统，能执行火力进攻、谍报窥伺、通讯滋扰、电波滋扰等工作；研造的攻击11型无人机拥有极强的隐身能力，能够搭载精确的造导导弹，用于执行对地攻击工作。我国空中无人系统如图5所示。

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图5  我国空中无人系统

在海洋无人系统的水面无人系统方面，由哈尔滨工程大学牵头研造的“天行一号”无人艇，选取油电混合动力，最高航快超过92.6km/h，最大航程1000km，为目前世界上最快的无人艇。该艇融合了自主感知、智能节造、自主决策等技术，能够实现对周围复杂环境的急剧态势信息认知与危险躲避，能够用于执行形象信息监测、地貌测绘、借鉴巡逻、谍报窥伺、火力攻击等工作。由上海大学研造的“精海”系列无人艇拥有半自主与全自主的作业能力，能够执行指标窥伺、海洋测绘、水质检测等工作。由上海海事大学研造的“海腾01”号智能高快无人艇，搭载有毫米波雷达、激光雷达、前视声呐等传感器，能够执行可疑指标监督、水下丈量、海上搜救等工作，具备全自主与半自主航行能力。江苏自动化钻研所研发的JARI智能无人作战艇，搭载有光电探测器、四面相控阵等探测设备，同时，还搭载有导弹鱼雷等兵器系统，能够执行谍报网络、敌情窥伺、精准火力进攻等工作。由珠海云洲智能科技有限公司等单元结合研造的“瞭望者Ⅱ”无人导弹艇，搭载有全自主无人驾驶系统及导弹等兵器，能够执行敌情窥伺、谍报网络、精准火力进攻等工作。我国海洋无人系统如图6所示。

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图6  我国海洋无人系统

在海洋无人系统的水下无人系统方面，西北工业大学研造的“妖怪鱼”无人潜航器为仿生蝠鲼无人潜水器，已实现了1025m的深海测试。哈尔滨工程大学研造的“悟空”号全海深无人潜航器，成功实现了10896m的深潜和自主作业试验。我国研造的“潜龙一号”、“海马”号等深海潜水器均已成功实现深海探测工作。

3.技术近况总结

目前，智能无人系统已逐步利用于军事利用的各个领域，且随着前沿科学技术的发展，智能无人系统在军事领域的利用将日益增多。但在智能无人系统的使用方面，尚未齐全实现自主化与智能化。当前，智能无人系统技术在军事领域的利用近况重要分为以下3个部门：
①从作战工作的角度：作战工作从执行单一的窥伺监督向主流匹敌作战方向发展；战场匹敌由人人匹敌向人机匹敌，再向机机匹敌方式转变；利用环境由结构化环境、尝试室环境向真实战场环境转变，并在将来逐步发展成真实环境与虚构现实相结合的加强现实环境。
②从指挥节造的角度：节造方式从单机单一�？亍⒊炭胤绞较蛉嘶悄苋诤辖换ソ谠旆较蚍⒄�，不外尚未齐全实现自主节造；系统结构由专用化、单一化向通用化、尺度化、互操作性方向发展。
③从感知决策的角度：决策方式由单一依附人来决策向以报答主，人机智能交互决策为辅的方式转变；感知方式由单一依附传感器获取特点信息，由人来判断指标属性向基于人为智能的指标鉴别、特点信息获取的方式转变。

二、智能无人系统关键技术

智能无人系统作为多学科领域的集大成者，涉及的技术多多，执行的工作多样，且利用场景复杂多变。例如，空中环境多雨、多雾，能见度低，有大风、光照滋扰等；陆地环境界形复杂，有阻碍物遮挡滋扰和危险传染区域等；海上环境有风浪滋扰、船舶扭捏、指标不显著、海岸线不规定等。分歧的环境及用处给智能无人系统技术钻研和机能的阐扬提出了巨大挑战。为适应受限的多变环境，可将智能无人系统关键技术综合为复杂环境下自主感知与理解技术、多场景自主技术进建与智能节造技术、多工作集群协同技术、人机交互与人机融合技术、决策规划技术与导航定位技术，本节将重要以海洋无人系统为案例对智能无人系统关键技术进行具体论述。

1.复杂环境下自主感知与理解技术

在复杂环境下对环境进行自主感知与场景理解是智能无人系统可能自主作业并形成作战能力的前提，将直接影响工作能否成功实现。针对现实环境的复杂多变，尤其是海面环境的风浪滋扰及船舶摇摆等难题，智能无人系统必要实现指标自主选择感知，获取多模态信息，并对信息抽象齐全理解等指标。因而，复杂环境下的智能无人系统环境自主感知与理解技术需突破多模态传感器融合自主感知技术，以及复杂场景指标鉴别与理解技术。

（1）多模态传感融合自主感知技术

目前，智能无人系统搭载的信息获取传感器重要蕴含导航雷达、毫米波雷达、激光雷达、光电载荷等。单一传感器无法直接获取高精度、浓密的场景三维信息，需钻研多传感器融合的环境自主感知技术，从而为场景理解提供支持。多传感器融合是将各类传感器进行多档次、多空间的信息互补和优化组合处置，最终产生对观测环境的一致性诠释。在此过程中，要充分利用多源数据进行合理的摆布与使用，而信息融合的最终指标则是基于各传感器获得的分离观测信息，通过对信息多级别、多方面组合导出更多有效的信息。通过利用多个传感器相互协同操作的优势，综合处置所有信息源的数据，从而提高整个传感器系统的智能化。海洋天然环境相比陆地与空中环境更为复杂，面对船舶的剧烈扭捏、风浪滋扰、光照不均、指标不显著等特殊的挑战，海洋智能无人系统必要凭据每种传感器的怪异属性来对指定指标进行多传感器信息融合处置，而后结合无人系统内部导航单元与岸基支持系统的电子海图信息，构建海面环境多维立体态势图，执行对指定指标的跟踪、检测、鉴别与认知工作，最终实现海洋智能无人系统对海面环境的自主感知与齐全理解。

（2）复杂场景指标鉴别与理解技术

智能无人系统具备作业自主性的关键在于能有效理解场景与指标信息，而正确理解场景信息重要蕴含指标语义信息构建与场景文本信息描述。相比陆地与空中环境，海洋天然环境面对风浪滋扰、船体剧烈扭捏等怪异的难题，这为智能无人系统齐全地理解环境信息与正确鉴别指定指标带来了挑战。利用智能无人系统搭载的激光雷达与高清摄像机等传感器，能够获得海洋环境场景的原始点云信息及图像特点信息，利用基于点云、点云与图像融合的三维指标检测步骤与三维场景语义宰割步骤等，能够实现智能无人系统对场景信息的齐全认知及对指定指标的正确鉴别。
基于点云的步骤重要蕴含2种：基于网格或者体素的步骤，以及基于点的步骤�；谕窕蛱逅氐牟街枋抢锰逅鼗蛘吣耦祭唇袢〉暮Ｃ娌还娑ǖ牡阍谱怀晒娑ǖ谋碚鞣绞�，而后提取点云特点�；诘愕牟街枇钍侵苯釉诨袢〉暮Ｃ嬖嫉阍浦刑崛≈副晏氐��；诘阍朴胪枷袢诤系娜副昙觳獠街�，是将激光雷达获得的海面场景中指标的精确坐标与海面图像提供的环境纹理和色彩信息相结合，这样越发有助于智能无人系统对海洋场景指标的精确鉴别与正确、齐全的理解。

2.行为决策与轨迹规划技术

在现实的、复杂的战争场景中，对于智能无人系统面对的复杂工作环境与多沉工作，必须突破多源异构环境下的行为决策技术、动/静环境下的轨迹规划技术与复杂场景下的轨迹跟踪技术。

（1）多源异构环境下的行为决策技术

行为决策是智能无人系统实现自主节造的关键。在无人艇分歧快率、分歧相对距离、分歧数据类型的复杂环境下，必要正确提取有效信息来为无人艇下一时刻的决策做出安全靠得住的节造指令。首先，提取出拥有代表性的环境特点信息，建安身够数量与精确标定的进建数据集；而后，构建基于深度神经网络的决策器，并利用成立的数据库进前进建；最后，利用机械进建算法对构建的决策器进行优化，进一步提高决策精度。

（2）动/静环境下的轨迹规划技术

轨迹变换是无人艇与无人潜航器最根基的行为。在复杂的战场环境下，凭据分歧的环境情况规划出一条可杏注靠得住的轨迹是无人艇与无人潜航器实现智能行驶的关键。该技术重要蕴含基于多项式的轨迹规划技术、基于多指标约束的轨迹规划技术与基于正、反梯形侧向加快率的轨迹规划技术。

（3）复杂场景下的轨迹跟踪技术

对规划出的梦想轨迹进行跟踪是无人艇与无人潜航器的沉要工作，其关键在于解决无人艇或无人潜航器进行指标轨迹跟踪时的高精杜纂高不变性节造难题。重要解决步骤为：凭据无人艇与无人潜航器的活动学与动力学模型，输出对应的执行器节造量来实现对指定指标的实时、正确追随，在保障跟踪精度的前提下，实现无人艇与无人潜航器的自主智能转向与各个驱动�？槎嘀葱衅髦涞男鹘谠�。

3.自主导航定位技术

导航定位系统是智能无人系统的关键组成部门，其能够提供精准、靠得住的有关无人艇或无人潜航器的快杜纂地位等信息。导航系统通常由陀螺仪、加快计、卫星接管器等组成，部门辅以视觉�？�，或是基于现实复杂的环境情况搭载先验空间地位图与物理信息传感器等。智能无人系统要实现工作的精准执行，必须突破基于惯性/卫星深度信息融合导航定位技术、基于惯性/天文信息融合导航定位技术、基于视觉跟踪的导航技术与地球物理辅助导航技术。

（1）基于惯性/卫星深度信息融合的导航定位技术

该技术是将无人艇的惯性信息引入卫星载波/码环路，而后利用全自主、短时、高精度的惯性信息辅助卫星接管机信号的更新，从而实现无人艇的惯性导航与卫星导航的优势互补及最优融合。

（2）基于惯性/天文信息融合的导航定位技术

基于天文的导航系统拥有高自主性与不易受滋扰的优势，通过利用天文导航输出的信息与初始地位提供的信息，能够推算出无人艇的地位。将惯性导航信息与天文导航信息相融合，能够提高天文导航定位的鲁棒性�；谔煳牡己礁ㄖ墓咝�/天文组合定位技术已成为无人系统自主导航领域的关键部门。

（3）基于视觉跟踪的导航技术

由于现实战场环境的复杂性，无人艇会处于复杂的工作环境中，容易受到表界滋扰而出现GPS拒止的情况，从而使导航系统无法处于组合状态。单独的惯性导航系统精度较低，容易堆集误差，长功夫的纯惯性导航会使无人艇失去执行工作的能力。而基于视觉的步骤却没有功夫的误差堆集，只需提取到高清相机所获得图像的关键特点，即可通过视觉算法与先验知识获得无人艇与无人潜航器的位相信息�；谑泳醯牡己剿惴ú灰资艿阶倘�，鲁棒性较强，且能添补在GPS拒止环境下由纯惯性导航带来的误差堆集，被宽泛利用。

（4）地球物理辅助导航技术

由于海洋怪异的环境，无人潜航器需长功夫在水下航行，导致无法获取实时、正确的卫星信号与天文信息。另表，由于水下光照弱等问题，基于视觉的导航步骤也受到限度。因而，通过获得海洋内部的先验空间地位图，并利用无人潜航器搭载的物理传感器获取的实地场景信息并进行匹配，能够实现无人潜航器的高精度自主导航。
能够利用勘测的海洋固有的地球物理属性的时空散布特点，来造作地球物理导航空间地位图，通过将无人潜航器所搭载的物理属性传感器实地获取的物理特点信息与预先搭载的空间地位图相匹配，能够获得无人潜航器的高精度定位，实现无人潜航器的高精度自主导航。

4.多场景自主技术进建与智能节造技术

多场景智能节造技术是智能无人系统解决复杂、多变和节造对象不不变等问题的关键技术，是智能无人系统适应复杂工作需要的有效工具。在复杂的海洋环境下，智能无人系统要实现实时、正确的区域监控、指标跟踪、信息获取与精准进攻，就必须突破工作的自主技术进建技术、自主作业交互节造技术，以及类人智能节造的无人系统活动节造技术。

（1）工作的自主技术进建技术

自主技术进建是指在无人系统与表界交互的过程中，基于先验知识或规定进前进建以实现工作的过程。无人系统作业技术的自主进建性质是仿照人进建认知的部门过程。智能无人系统利用基于深度强化进建的技术，将深度进建的感知能力与强化进建的决策能力相结合，可实此刻海面复杂环境下从高纬度的原始数据信息输入到决策输出的直接节造。智能无人系统自主技术进建重要蕴含3个方面：一是对海洋表表与海洋内部的复杂环境进行描述，并获得周围环境的初始状态数据信息；二是基于智能无人系统与海洋表表和内部复杂环境的描述方式，进行深度强化进建的数学建模，获得自主技术进建过程的状态价值函数与节造战术函数等关键信息；三是利用智能无人系统与海洋表表和内部复杂环境交互所获得的数据信息，对状态价值函数及节造战术函数进行更新，以使海洋智能无人系统进建出更优的节造战术。

（2）自主作业交互节造技术

智能无人系统在职务的自主进建与节造过程中，必要与海洋表表和内部复杂环境接触形成优良的耦合系统，以保障对海洋表表与内部复杂环境信息的实时、正确获取，并正确、急剧进行无人艇、无人潜航器的航行规划、自主航行节造与自主躲避碰撞等。智能无人系统自主作业交互节造技术的工作重要蕴含：智能无人系统交互规定与节造战术的设计；海洋表表与内部复杂环境的建模步骤；无人艇、无人潜航器与作业对象的动力学在线建模及建改；海洋表表与内部复杂环境中虚构力约束的动态天生及共享节造步骤。

（3）类人智能节造的无人系统活动节造技术

类人智能节造的无人系统活动节造技术是将人为智能与传统节造步骤相结合，以解决在现实复杂的海洋战场环境下，无人艇与无人潜航器的不变精确节造问题，重要蕴含无人系统智能节造算法的设计与无人系统智能节造战术的设计2个方面。无人系统智能节造算法设计重要蕴含：分层的信息处置和决策机构；在线的特点辨识与特点影象；开/关环节造、正/负反馈节造以及定性决策与定量节造相结合的多模态节造；启发式直觉推理逻辑的使用。无人系统智能节造战术设计则是设计合理的无人艇或是无人潜航器的规划，以满足现实的工作需要。

5.无人集群协同节造技术

在现实的作战场景中，由于战场环境的复杂性与工作的多样性，单艘无人艇或是无人潜航器通常都无法满足现实工作的需要。单艘无人艇或无人潜航器搭载的设备数量有限，感知视角与区域领域不够全面，导致在执行齐全的谍报探测、指标跟踪、战场环境感知与全面火力进攻工作时不够精确与彻底，因而，由多艘无人艇与无人潜航器组成的智能无人系统集群协同执行工作就成为必然的趋向。要实现对智能无人系统集群的节造，必要突破智能无人系统集群部门规定节造技术、智能无人系统集群软节造技术、智能无人系统集群领航节造技术以及智能无人系统人为势场节造技术。

（1）智能无人系统集群部门规定节造技术

基于部门规定的节造技术是智能无人系统针对无人艇、无人潜航器集群节造的根基步骤，重要在于对无人艇、无人潜航器集群内部个别部门节造规定的指定。部门规定节造技术在肯定水平上实现了对海洋无人系统集群的智能节造，但是对于海洋无人系统集群行为与集群模型之间的参数，必要进行大量的尝试来获得，并且对参数的取值也极度敏感。所以，要实现对智能无人系统齐全的智能节造，还需辅助以其他技术。

（2）智能无人系统集群软节造技术

智能无人系统集群的软节造技术重要基于2点需要：一是在智能无人系统集群中，个别之间的节造规定很沉要，例如每艘无人艇、无人潜航器的节造与内部作用是整个海洋智能无人系统集群出现群体行为的必要前提；二是智能无人系统集群选取的是部门通讯战术，随着集群系统内无人艇、无人潜航器的增长，不会影响到整个智能无人系统集群的状态。
软节造步骤是在不粉碎智能无人系统集群内部无人艇、无人潜航器个别规定的前提下，参与一个或多个新的无人艇或是无人潜航器，这些无人艇或无人潜航器依照同样的部门规定来参加整个智能无人系统集群的行动，但自身可控，能够接管表部指令。在接管指令后，这些无人艇或无人潜航器将独立实现相应的工作。智能无人系统集群的软节造步骤是在无人系统部门节造规定的基础上，参与一个能够节造的无人艇与无人潜航器，使其对整个无人系统集群产生影响，最终实现对整个智能无人系统群体的节造。

（3）智能无人系统集群领航节造技术

智能无人系统集群领航节造技术的根基内容是：在整个海洋智能无人系统集群个别维持部门规定的前提下，令集群中少数无人艇与无人潜航器占有更多的信息量和更强的信息处置能力，并与其他无人艇和无人潜航器通过部门信息交互来起到辅导者的作用，从而达到节造整个智能无人系统集群的主张。

（4）智能无人系统人为势场节造技术

在智能无人系统集群节造中，只基于部门规定的节造技术难以实现对战场正确、实时的感知，以及对谍报信息的网络获取、对可疑指标的跟踪鉴别和对敌方区域的精准进攻。人为势场节造技术是将物理学中的势能场概想引入智能无人系统集群的节造中，利用势函数来仿照影响单艘无人艇或无人潜航器的内、表作用，而系统集群中的单艘无人艇或无人潜航器则在势函数的作用下行动，最终通过势函数实现对整个智能无人系统的节造。

6.天然人机交互技术

在现实的战场环境中，智能无人系统面对着操作工作复杂、操作智能化水平低、训练风险大且成本高、设备使用与维建效能低等问题，在这种情况下，就必要提高智能无人系统设备的可操控性与智能化，必要突破智能无人系统人机交互技术、智能无人系统加强现实与混合现实技术以及智能无人系统脑机接口技术。

（1）智能无人系统人机交互技术

智能无人系统人机交互技术是指指挥平台通过图像和语音传感器获取指战员的图像与语音信息，而后利用图像宰割、边缘检测、图像鉴别等算法提取出指战员的矢】潆眼势等关键信息，随后利用基于深度进建的算法获得指战员的语音信息并传递给指挥平台，从而将指战员的指令下发给下级作战单元。智能无人系统的人机交互技术能够提高工作操作的智能化以及操作过程的容错率与鲁棒性，从而使指战员的指令可能越发不变、有效地下发给作战单元。

（2）智能无人系统加强现实与混合现实技术

智能无人系统加强现实技术是将推算机天生的图像叠加在真实的复杂作战环境中，智能无人系统混合现实技术则是通过在现实作战场景中出现虚构场景的信息，在真实的作战环境下在虚构世界与指战员之间搭起一个交互反馈的信息回路，从而增长指战员对作战环境履历的真实感。智能无人系统虚构现实与加强现实作为沉浸式人机交互技术的沉要发展方向，已有多种分歧的真实作战利用场景，能够有效降低训练时的成本与风险，提高作战时设备的使用与维建效能。

（3）智能无人系统脑机接口技术

脑机接口的重要职能是捉拿人脑在进行思想活动时产生的一系列脑电波信号。在现实作战环境中，智能无人系统脑机接口技术通过对指战员的脑电波信号进行特点提取、职能分类，从而分辨出指战员的意图而做出相应的决策，以此应对复杂的作战工作与突发情况。智能无人系统脑机接口技术能够加强指战员的认知与决策能力，大幅提升脑机交互与脑控技术，赋予指战员在借助思想的同时拥有能操控多艘无人艇与无人潜航器等无人作战设备的能力。

三、智能无人系统将来的发展趋向

智能无人系统由于其无人化、自主性、智能性蹬着点，将呈此刻将来战场的各个角落，而随着其承担战场工作的增多，将会参加分歧的战争场景，导致智能无人系统将面对多项关键性的难题，使其发展受到造约。智能无人系统面对的关键性难题重要有：
①环境高度复杂。智能无人系统具体的利用环境将面对越来越多的身分，非结构化环境下遮蔽物多多、感知视点及领域受限等对智能无人系统的环境感知能力提出了更高的要求。
②博弈高匹敌。智能无人系统的战场博弈是获得战场优势的沉要伎俩，作战双方强烈的机动匹敌，以及因敌方和战场环境带来的诸多滋扰对智能无人系统的机动决策能力提出了新的挑战。
③响应高实时。在将来战场中，作战态势变动剧烈，征战方式将越发矫捷多变，需实时应对战场突发事务，这就对智能无人系统的实时响应能力提出了新的要求。
④信息不齐全。在将来战场中，受战场环境的限度以及敌方滋扰的存在，智能无人系统的信息获取能力将会受到造约，从而造成态势感知不完整、战场态势信息数据迷失与衰减，导致无法齐全获取敌我双方的信息。
⑤天堑不确定。智能无人系统的无人作战方式颠覆了传统作战模式，将来无人作战的陆�？仗煲惶寤�，以及通过与社会高度融合带来的社会舆情，都将对智能无人系统的无人作战产生影响，从而造成作战天堑的不确定性。
基于以大将会晤对的各类难题，将来智能无人系统的发展将集中在个别能力加强与集群能力加强2个方面。个别能力加强重要体此刻个别认知智能、个别自主作业与算法芯片化等方面；集群能力加强则重要体此刻通过通用化架构提升互操作性，以及跨域协同作战、网络安全与人机混合智能等方面。

1.认知智能适应复杂工作环境

为提高智能无人系统在高度复杂环境下的适应能力，必要加强智能无人系统的个别认知智能。个别认知智能加强重要体此刻从个别感知智能向认知智能的转变方面，综合获取的多源传感信息使得智能无人系统具备人类的语义理解、遐想推理、判断分析、决策规划、感情理解等能力。智能无人系统个别认知智能的发展将以脑科学和仿生学等为基础，通过结合知识图谱、人为智能、知识推理、决策智能等技术来实现获守信息的智能理解与正确使用，从而提升智能无人系统对突发事务的高实时响应能力。

2.自主作业提升单机工作能力

为解决智能无人系统在高度复杂环境下面对的高度复杂工作的难题，必要提高单机的自主作业能力。蕴含开发基于深度强化进建的决策步骤、基于视觉及其他传感器多源信息的自主环境感知与交互步骤、基于神经动力学的机械人自主活动规划步骤，以及基于人为智能的自主作业步骤等，以提升智能无人系统个别的自主环境建模与定位能力、自主决策能力、自主规划能力及自主节造能力，使智能无人系统可能适应复杂的环境并发展自主作业工作。

3.算法芯片化实现高实时响应

智能无人系统面对的复杂环境对算法、算力提出了较高要求，必要能实时加快推算，实现对战场突发事务的高实时响应。为解决此问题，必要提高智能无人系统个别算法的芯片化水平，即开发新型架构的存算一体芯片，以提高芯片的算力与算法芯片化水平�？勺暄谢谌宋窬际醯男滦托酒�，通过扭转数字芯片的二进造推算方式，互换梯度信号或权沉信号来使芯片以仿照神经元的方式进行工作，仿照大脑有效处置大数据量的并行推算流，获得超等推算机的并行推算能力，从而极大地提升芯片的算力与算法芯片化水平，解决智能无人系统的高实时响应难题。

4.通用化的架构提升集群互操作性

为提高智能无人系统面对高度复杂环境的适应能力，以及智能无人系统的维建保险效能，将来智能无人系统将持续发展尺度化的指控框架，提高人机合作的智能性并提高系统的�？榛�。重要体此刻：
①开发通用式的人为智能框架，支持人与机械之间自主、精确、实时的优良耦合与合作关系；
②提高智能无人系统的�？榛氩考セ恍�，以支持在将来战场中对智能无人系统及其成员进行的急剧维建与配置升级；
③提高数据传输一体化水平，以及在将来战场上数据传输的抗滋扰能力，降低数据的被截获率。

5.跨域协同突破集群利用天堑

为提高智能无人系统在高度复杂环境下的适应能力，解决作战时的天堑不确定难题，必要提高智能无人系统的跨域协同作战能力，以添补单一作战域能力的不及�？赏ü悄芪奕讼低车目缬蛐髡�，将各个组件进行优势互补。即利用空中无人系统的搜索领域大、通讯距离远蹬着点，以及陆地无人系统与海洋无人系统续航功夫长、不变性强蹬着点，将分歧组件的优势进行组合，以增长智能无人系统的多维空间信息感知能力，组成异质多自主体协同系统，从而提高智能无人系统实现复杂工作的能力。

6.安全网络保险集群靠得住利用

智能无人系统在将来战场上面对着信息不齐全与博弈高匹敌的难题，因而必要提高智能无人系统在高匹敌环境下的网络安全保险能力，提高在应对高复杂、高变动工作时的矫捷性与面对高强度网络攻击时的不变性。匹敌环境下网络安全保险能力的提升重要体此刻以下几个方面：
①规划合理的数据权限，以保障数据的安全性与工作执行的矫捷性；
②提高信息保险能力，开发并升级智能无人系统的信息保险产品，登记信息爆炸情况的应对决策；
③增长网络的深度防御能力，统一网络安全的尺度与等级，构建网络防御的自主性，提高网络攻击下网络的抗进攻能力。

7.人机混合智能提升匹敌能力

为解决在将来战场上面对的高实时响应的难题，提高智能无人系统在高度复杂环境下的适应能力，必要将人类与机械的利益进行结合，组成一种新的人机合作的混合智能方式，即发展智能无人系统的人机混合智能。智能无人系统人机混合智能是一种由人、机、环境系统相互作用的新的物理与生物相结合的智能科学系统。针对智能无人系统在将来战场上面对的高复杂环境与高实时响应的难题，将来人机混合智能的发展重要体此刻以下几方面：
①信息智能输入。在获守信息的输入端，将无人系统设备传感器客观采集的信息数据与作战指挥人员的主观感知信息相结合，组成一种多维的信息获取与信息输入方式。
②信息智能融合�；袢〉蕉辔氖菪畔⒑�，通过将推算机的推算数据与作战指挥人员的信息认知相融合，构建一种新的数据理解蹊径。
③信息智能输出。将数据信息进行融合处置之后，将推算机的推算了局与作战指挥人员的价值决策相互匹配，从而形成有机结合的概率化与规定化的优化判断。

四、结语

智能无人系统由于其自主性、智能性与无人化的特点，在将来战场大将起着日益沉要的作用，智能无人系统的发展也将带头智能推算、智能交通、智能造作、智慧医疗、类脑科学等学科领域的发展。今后，应以现实复杂环境战场的工作需要为导向，结合人为智能等前沿学科的先进技术，对智能无人系统进行总体顶层规划；在陆地、空中以及海洋无人系统中分歧的无人系统作战平台上，验证靠得住的机载智能感知与智能推算设备，并开发靠得住、不变的无人系统自主节造、智能感知、智能决策与智能交互等关键技术，攻克智能无人系统的关键难题，不休提高智能无人系统的自主节造、智能感知与智能决策能力。
 

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