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最爱收藏 海上无人装备关键技术与智能演进展望( 三 )


①远程测控级；②单机自主级；③合作交互级；④自主学习级；⑤智能对抗级 。
远程测控级该等级的海上无人装备可以在人为远程控制下完成任务 。
该等级的无人装备有完成任务所需的执行力 ， 没有自主的决策层 。 工作时通过电缆与母船相连 ， 或者通过无线与基站进行通信 ， 对外界事物有图像采集能力 ， 作业过程依赖人类对目标的识别与判断 ， 执行来自基站的宏观指令 。 作业过程中 ， 该等级装备能够利用多传感器为人提供辅助航行的信息 ， 如港口信息、海图信息、海流状况等 ， 以及实时可靠的导航定位和姿态运动情报等装备自身航行状态的信息 ， 为人的决策提供参考 。 最终 ， 无人装备通过接收来自基站的宏观指令 ， 经计算 ， 最优化执行命令 ， 如自动实现最优舵角、确定打舵时间、选择最佳航线 ， 以及根据当时的海况判断并实现达到理想航速等功能 。
该等级无人装备由于依然有人在后台控制 ， 因此能够完成大多数有人装备可以完成的任务 ， 如货运、巡逻等 。 此外 ， 由于是无人装备 ， 它适用于不宜有人的危险任务 ， 如复杂海况下的水文探测、危险海域的情报侦察、水雷排查等 。 远程测控级海上无人装备主要依赖自动控制技术以及一定程度的智能优化 ， 其技术已相对成熟 。 目前 ， 已有许多国家着手研制该等级的商业化货船：如罗尔斯·罗伊斯公司透露 ， 其海运部门正在开发一艘沿海岸自动航行的样船；世界上最大的矿业集团必和必拓目前在研发一种巨型的自动航行货轮；欧洲企业正在政府的支持下推进自主无人船的研发进程 ， 表示争取在未来3年内实现波罗的海域的完全遥控船舶运营 。 相信在数年之后 ， 远程测控级无人船将大量涌现 。
单机自主级该等级的海上无人装备可以自主完成任务 ， 能够和基站进行通信、反馈作业进程 ， 并随时接受来自基站的遥控操作 。
为了脱离人为控制 ， 单机自主级海上无人装备必须拥有目标识别能力以及自主决策层 。 目标识别能力是保证自主作业的基础 ， 包括障碍物的识别、河岸与海岸的检测、任务目标的识别 ， 是海上装备实现自主智能化的关键 。 根据工作海域海况的不同 ， 目标识别能力必须保证在恶劣海况下具备较高的可靠性 。 自主决策层主要通过人工智能技术来实现 。 在出航作业之前需要人为提供学习样本 ， 经过大量的学习后 ， 能够实现基本的自主航行 ， 并完成任务 。
单机自主级无人装备在实现自主作业的同时 ， 能够实时向基站反馈作业情况 ， 包括设备自身的运转情况 ， 便于后台人员的监控 ， 并且在必要的时候可以调整为遥控操作 。 但是该等级的无人装备没有与其他单位进行协同合作的能力 ， 只能独立进行作业 。 对于入港、卸货等需要与其他设备互动协作的任务 ， 仍然需要人为控制 。 此外 ， 由于该等级无人装备仅能处理通过样本学习过的事件 ， 对于未知事件没有很好的处理能力 ， 因此 ， 单机自主级海上无人装备仅适用于可预测的工作环境 。
合作交互级该等级的无人装备能够与其他装备进行通信 ， 并合作完成任务 。
通过大量的集群训练 ， 合作交互级海上无人装备能够基于互联通信与其他装备进行编队协作 ， 不同装备负责作业策略中的不同任务 ， 共同实现同一目标 ， 如编队围捕、护航、作战等 。 目前 ， 无人艇编队控制的主要方法有：基于行为法、虚拟结构法和领航跟随者法 。 其中 ， 基于行为法通过将编队的整体行为分解到各个单元的行为来实现整体的控制；虚拟结构法提出为编队系统设定一个刚性队形 ， 各个单位在作业过程中以队形中相应参考点为预期位置状态进行运动；领航跟随者法为编队确立一个或数个领航者 ， 其他单位则作为追随者通过一定的策略跟随领航者进行运动 ， 通过控制领航者来控制编队的运动 。 这种方法控制简单 ， 易于实现集中式或分布式控制 ， 在舰艇编队控制方面应用较为广泛 。


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