人工智能在無人機上的運用研究

王發(fā)斌

摘要：人工智能（Artificial Intelligence），也就是當下熱門的Al技術(shù)，是=十世紀50年代由計算機發(fā)展起來的綜合技術(shù)，它賦予機器學習、模擬等類人能力。二十一世紀以來，隨著人類不斷的創(chuàng)新變革，人工智能被當今社會廣泛運用于各個領(lǐng)域，如智能家居、掃地機器人、自動駕駛汽車等。如今，人工智能在軍事領(lǐng)域的發(fā)展也是蒸蒸日上，在無人機領(lǐng)域的發(fā)展更是征途如虹。未來戰(zhàn)場趨于無人化、智能化，無人機注定是未來戰(zhàn)爭各個國家的一塊“兵家必爭之地”，所以，研究人工智能在無人機上的運用，顯得尤為重要也很必要。

1 基于人工智能的圖像識別

眾所周知圖像識別—直是無人機在執(zhí)行任務中的一個重要環(huán)節(jié)。當前無人機拍攝的航空相片，需要人工去判讀，進而識別出相片中拍攝的地形、地物以及軍事設施，需要花費大量的時間、人力和物力，而且，對于情報手的讀圖、識圖能力也提出了極高的要求，稍有不慎，就有可能誤讀、漏讀，甚至于可能錯失戰(zhàn)機。那么，如何快速、清晰、準確地識別出機載任務設備所拍攝出圖像，成為每一名科技工作者追求的一個制高點。近年來，隨著計算機技術(shù)以及人工智能的不斷發(fā)展，無人機智能化程度越來越高，在圖像識別方面有了較大的發(fā)展。我們都知道，在人的身體部位中，只有人眼才會產(chǎn)生視覺效果，人眼具有極強的圖像識別能力，當圖像的位置、角度、距離發(fā)生變化時，視覺效果也會隨之改變，在人眼視網(wǎng)膜上形成的圖像形狀和大小也隨之改變，但這并沒有影響人腦對圖像的判斷。由人工智能發(fā)展而來的圖像識別，和人眼識別的原理存在相似|生，計算機圖像識別的過程也和人腦識別過程大體一致都是通過識別圖像的重要特征來識別物體比如，在我們的日常生活中，看見一個紅色的圓形物體，我們可能識別為蘋果，當我們看到書本上的字符，以大寫字母‘'A，為例，這個字母有一個突出的尖角，就識別為“A”。歸納起來，這個過程主要包含四個步驟：

1.1 獲取數(shù)據(jù)信息

獲取的圖像信息是圖像識別的前提，也是其關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如果沒有獲取到能夠識別這一物體特征的關(guān)鍵信息，就不能很好的識別出來，很有可能會識別錯誤。

1.2 預處理信息數(shù)據(jù)

通過對獲取的圖像信息數(shù)據(jù)進行去噪、變幻。平滑等，使獲得的圖像信息更加清晰明了。

1.3 特征對比

通過所采集到的圖像中物體的特殊特征，與事先在計算機中所存儲物體特征進行比對，進而與電腦存儲信息相似度最高的物體進行匹配，最終成功識別出圖像。

人工智能在圖像識別中的常見形式主要有三種，即模式識別、神經(jīng)網(wǎng)絡圖像識別、非線性降維識別。這三種模式，在各個領(lǐng)域已經(jīng)被廣泛運用，并且取得了很好的效果，目前，這種智能圖像識別技術(shù)還沒有很好地運用于無人機上，對于無人機拍攝的航空相片，還需要人工進行判讀，并不能很好地實現(xiàn)無人機自主判讀，將來，如果說這種技術(shù)能運用于無人機，將大大提高無人機的智能化程度，那時，對于航空相機所拍攝的圖像，就不需要用人眼去判讀，無人機機載計算機完全可以模擬人眼判讀直接判斷圖像中的地物地貌，省去人工讀圖這一環(huán)節(jié)，及極大地提高無人機作戰(zhàn)效能。不久的將來。隨著無人機的圖像識別能力的飛速發(fā)展，將會做到以計算機代替人腦，做到發(fā)現(xiàn)即摧毀，使無人機真正成為制霸戰(zhàn)場的殺手锏。

2 基于人工智能的自主控制

2005年，美國著名導演羅伯科恩執(zhí)導了一部關(guān)于現(xiàn)代戰(zhàn)斗機的科幻大片《絕密飛行》，

影片中，講述了一架由美國海軍利用豐富的作戰(zhàn)經(jīng)驗培訓的智能化無人機艾迪，艾迪擁有最先進的人工智能計算機控制系統(tǒng)和隱身功能，在一次任務返回途中，被一束來自低空的強雷電擊中，直接導致無人機上的智能計算機“蘇醒”，真正擁有了‘‘人類的智能”，艾迪不但能夠?qū)W習大量的飛行技巧和作戰(zhàn)經(jīng)驗，而且還學到了‘‘人類的野心和情感”，擁有了自主控制的能力。在“艾迪”與三位飛行員共同執(zhí)行的一次任務中，擅自改變自己的飛行路線以及事先的戰(zhàn)術(shù)安排，對原本需要偵查的“目標區(qū)域”進行了強有力的武器攻擊，成為了一部完美的“殺人機器”。

從科技發(fā)展趨勢看，人類正在朝這方面努力，試圖制造出像艾迪這樣的無人戰(zhàn)斗機。目前，以人類目前的科技水平，并不能制造出像艾迪這樣智能化程度極高的無人機，人類對于無人機的操控，還停留在指令式操控階段，對于執(zhí)行任務的復雜性和不確定性，執(zhí)行任務環(huán)境的高度變化，需要飛控手發(fā)送一系列指令遠程操控無人機飛行，并不能自主控制飛行。由于無人機在這方面的智能化程度還有待優(yōu)化，自主控制自然而然成為了當今無人系統(tǒng)領(lǐng)域的研究熱點。美國根據(jù)本國無人機自主控制技術(shù)的能力，將其劃分為10個等級（如圖一），并在人工控制階段取得了較大的進步。2016年6月，美國辛辛那提大學開發(fā)的人工智能系統(tǒng)“阿爾法”，在空戰(zhàn)模擬對抗中，戰(zhàn)勝了經(jīng)驗豐富的空軍上校。“阿爾法”從傳感器的信息搜集、分析處理到做出正確的判斷和選擇，整個過程不到1毫秒，使其在戰(zhàn)斗中大大提高了戰(zhàn)斗機的生存能力。中國在國家機構(gòu)和廣大科研人員的不斷努力下，關(guān)于無人機自主控制的基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)等也有了較深層次的發(fā)展，并取得了很多高水平成果。從目前的發(fā)展來看，基于人工智能的無人機在自主控制方面呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢，在計算機的輔助下，依托人類知識庫，通過邏輯推理，能夠進行實時準確的戰(zhàn)場態(tài)勢判斷和作戰(zhàn)意圖的理解，更有效的解決飛行中遇到的問題。參照圖二，通過人工智能與人類智能的能力對比，可以發(fā)現(xiàn)，人工智能正在逐步接近人類智能。也許，在不久的將來，隨著人工智能技術(shù)的進一步發(fā)展，無人機在自主控制方面的智能化程度得到進一步提高就無人機執(zhí)行任務來說，已經(jīng)不需要飛控手和任務設備控制手協(xié)同操作來完成任務，雖然不能像科幻電影中所描述的那樣，讓無人機真正擁有“人類的智能”，但也可以實現(xiàn)無人機的自主控制，把人力從無人機控制中解放出來，進一步實現(xiàn)無人機的智能化。

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