人工智能让无人机更聪明:自主飞行探测和决策

2017-03-06 10:49:00 环球网 温永海 分享
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  原题:无人机未来发展离不开这些技术

  作者:温永海

  【环球网军事3月6日报道】近日,据外媒报道,刚刚闭幕的2017第11届印度航展涌现出大量无人机,吸引了众多媒体的目光。尤其是各国展出的一些长航时、高机动、智能化、高隐身性的无人机,更是体现了未来无人机的部分发展方向。

  无人机平台作为无人飞行器系统的重要组成部分,是无人机实现多种功能的基础。追求高性能、多功能、智能化是无人机平台设计永恒的主题。目前,一些国家都在投入大量人力物力开展研究,采用多种技术手段来提升无人飞行器平台的技术水平。

  先进复合材料赛过钢筋铁骨

  目前,无人机正进入一个井喷式发展期,性能优异、技术先进、用途广泛的新型无人机不断被研制出来,而先进复合材料具有重量轻、性能高、抗疲劳、耐腐蚀、可设计性强等特点,综合性能赛过钢筋铁骨,既可以设计出轻质高效的结构,又可以很容易在表面喷涂隐身涂层。

  因此,将复合材料应用于无人机结构上,对减轻机身结构重量、增加有效载荷、提高安全性和隐身性具有重要作用。

  纵观世界,中、高空无人侦察机、无人作战飞机等,无一例外地大量使用了先进复合材料结构,有些甚至是全复合材料结构。因此,复合材料用量多少已成为国际上衡量无人机先进性的标志之一。

  例如,美军装备的全球鹰高空长航时无人侦察机,其复合材料占整体结构重量的65%。该无人机具有从美国本土起飞对全球任何地点进行战略侦察和战术侦察的能力,而机身采用大量的复合材料为它减轻重量、增加载油量起到了很好的帮助。

  模块化设计实现蝙蝠侠变身

  近年来,随着无人机技术的进步和设计水平的提高,模块化设计思路在无人机上体现得越来越明显,其目的是为了实现一机多能、平台功能最大化。

  无人机平台模块化设计可分为三个层次:单个设备即插即用、任务舱地板换装及模块化可重构平台。

  单个设备即插即用,即对设备舱进行模块化设计,单个设备与结构的连接设计成标准化形式,根据任务需要,选择适当的设备与结构连接。

  任务舱地板换装是在单个设备即插即用的基础上,将通用设备固化到无人机平台上,根据侦察、校验、中继、打击等不同任务,将多个专用设备预先安装到可拆卸的任务舱地板上,再考虑人机功效进行任务舱地板和机体结构接口设计。

  当无人机执行任务时,只需极少的人员和工具就能快速将原有地板换装成任务需要的地板,这种设计思路可以实现一机多能,适应瞬息万变的战场态势。

  模块化可重构平台是将无人机的机身、机翼、动力舱等进行模块化设计,根据执行任务的类型更换机翼部件、动力舱和任务舱,通过主机身搭配不同的机翼、动力舱、任务舱来完成侦察、预警和打击等不同目标的任务。例如,近日法国莱曼无人机公司发布了一款与众不同的L-A系列无人机。该无人机拥有蝙蝠侠系列的造型,并且采用了先进的模块化设计元素,L-A系列无人机的自动导航模块、机翼部分和摄像机都可以拆卸更换,十分便于携带和运输,其更新换代也更加方便。

  目前,中国航天科工集团公司三院无人机技术研究所也根据市场需求和对无人机设计思路的转变,正在开展新型模块化无人飞行器平台的研究工作。

  智能化外衣助力自主飞行

  如今,随着人工智能和信息技术的发展,智能军事装备的帷幕已经拉开。现代无人机装备了大量智能芯片,通过人工智能,实现了无人机的自主飞行、自主探测和自主决策。

  除了设备智能化外,无人机平台本身也正在朝智能化方向发展。目前,各国都在开展相关研究,力争给无人机穿上智能化外衣,即应用智能材料打造无人机平台。

  智能材料是一种将感知材料、驱动材料复合于无人机的机身材料中,使其成为具有自检测、自修复及自适应等功能的新型复合材料,可以大大提升无人机的性能和战场生存力。而智能材料则由感知材料、驱动材料和基体材料构成,比较有代表性的运用成果有智能机翼、智能蒙皮以及智能旋翼。

  其中,智能机翼可以根据无人机的飞行状况改变形状,能够大大提高飞机的机动性能。例如,2006年8月,美军首次成功进行了无人机机翼在飞行中改变外形的演示验证试飞,飞行平台成功将翼展改变了30%、机翼面积改变了40%,既可以长时间进行亚声速飞行,又可在必要时转为超声速飞行,显著提升了无人机的机动性。

  总之,随着无人机技术的发展,各种性能先进、功能各异的无人机正源源不断地被研制出来。

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责编:周扬
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