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浅析无人机的自主与智能控制
来源:尖兵之翼 | 作者:范彦铭 | 发布时间: 2022-06-06 | 10521 次浏览 | 分享到:
合理规划了自主智能控制的等级,提出了无人机自主智能 控制实现的工程方法与方案,构建了自主智能控制系统工程实现的架构……

智能具有相对性,不同“个体”的智能是有差别的,这些差别既来自其“出生”时所赋予的智能,又来自后天学习与完善所得到的智能。由于自然界及其存在的事物都是矛盾的统一体,“正确”与“错误”、“好”与 “坏”、“聪明”与“愚蠢”等等都是相对,可以互相转化。因此要正确理解、掌握和运用“智能”,应该认识到:在人类社会中,“高智能”是以人的标准或世界观确定的,存在所谓的“高智能”与自然界的真“高智能”不一 致的现象,也存在“大智若愚”的现象,这是人的认识能力问题。这也是人类社会的“奥妙”之一,这也引申出中华民族的至理名言“智者千虑,必有一失”这句名言既是真理,又是公理,因此在设计个体智能策略时,必须利用对方的“失”,才能掌控对方、取胜对方,因此难点就是如何探知对方的“失”,一旦掌握了对方的“失”,制定策略取胜对方就易如反掌了。

需要强调,人们往往把智力和智能混为一谈,这是错误的。智力(智商)与智能的内涵是完全不同的。智力是对知识获取、推理和运用知识的能力,而智能是指从获取的知识、知识推理和知识运用的结果符合自然规律的程度,智力只是智能形成的一个要素,有智力不一定是智能的,高智能一定是需要高智力。

在构造无人机时,应赋予无人机“相当”的自主和智能能力,以满足人的需求,应基于上述的自主与智能的关系准则进行设计。

由于无人机是在人授权下工作的,无人机由人赋予智能的能力,在赋予智能能力过程中会“植入”使无人机会出现“灾祸”的因子,所谓“灾祸”是“天灾”和“人祸”,“天灾”是自然界的创造,人类无能力管控,“人祸” 是人主观想干某事,由于能力问题或责任心问题(疏 忽),导致飞机不听人的指挥或未按人的想法“做事”,出现人不想看到、更不想要、而人又无法控制的事情发生,这确实存在,强调的是:这些失控是暂时的,不可能永远持续;原因是无人机需要能量,其智能程度是有限的,再则人也可以采用其他手段管控或击毁它,“机器将来局部取代人”的论断在某种意义上是成 立的,但“机器将来控制人类”是不可能的,但会给人 类带来“麻烦”或“灾难”,此类“麻烦”或“灾难”并不是完全不好,对于某些人群是“坏事”,但对于另外的人群是“好事”(前提是能管控住),用此特点对付“他人”。

具体个体的自主是有权限和范围的,受到许多因素的限制,正如与人的自主概念是一样的,一是人受到自然界的规律或法理限制,二是人受到所处群体的 制约(国家/制度、社会团体/规程、单位/条例、家庭/伦理道德);无人机的自主权限首先受人(使用者)限制,同时也受自身能力的制约,也受其使用环境的限 制(自然地理环境、飞机编队要求、任务要求等)。

实现无人机自主行为方式的基本原则或底线是:必须具有独立自主信息获取能力、独立自主信息处理与决策能力、独立行为执行能力。独立自主信息获取能力是自主的基础,没有独立自主的信息获取能力,就是“空中楼阁”,就是个“附庸”或“寄生虫”;对无人机而言,如果信息需要外界提供,一旦外界不再提供信息,那么无人机就会变成“聋子、瞎子”;独立自主信息处理与决策能力是自主的核心,否则就谈不上自主,自己没有主见,只听别人发号施令,只能作“傀儡”;独立行为执行能力含义为独立服从自身决策层的命令,依据自身的能力去执行任务,而不是仅仅机械地执行外来命令。因此,无人机成为完整的自主智能需要有上面的三层组成,三者是相互作用与依存,是命运共同 体,图4示出了无人机自主智能体信息流图和要求示。  无人机智能实现的基本原则或底线是:在自主体三层面的每个层面都要有基本的智能功能和能力,三者协调互补;每层的智能功能应实现基本的自然规律或行为规则,有自学习和自完善的能力。信息感知与提取要独立自主能力体现在下面三个方面:(1) 信息源应是自然属性,信息源不能人为设置特征属性,这会难以保证信息的唯一性、可信性和 安全性;(2) 信息源的信息感知要自主完成,不能利用其他外部信息和辅助段;(3) 信息特征的提取要自主完成,不能利用其他外部手段提供的特征信息。

显而易见,GPS、北斗信息以及数据链提供的信息不是自主信息,这些信息传感器(或设备)就不是自主信息传感器(或设备);下面列出的传感器(或设备) 属于信息自主感知传感器:惯性传感器; 视觉感知设备;地形匹配感知设备;光学感知(激光/红外/紫外等) 传感器;天文信息感知传感器;电磁感知传感器。

以机场感知与特征提取为例说明信息感知与提取要独立自主能力的含义。

在机场上安装反光镜或其他人为设置的标志来指示机场的位置特征、跑道的参数特征就不体现自主特性,因为这些人为设置的特征很容易改变或破坏,不能作为可信和唯一的信息属性标志。应以跑道周围难以改变的属性特征作为信息源,周围面积大小根据距离的远近选择,从远到近,区域面积逐步减小,区 域内以人难以改变的属性特征为信息提取特征:如高山、河流、自然景观以及它们之间的相互关系为属 性,这样就既能实现自主,又能进行故障识别与故障 重构,为自主决策提供可信和唯一特征的信息。