中国侦察无人车关键传感器需进口 国产化需3-5年

2016-10-21 10:14:00 中国青年报 分享
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  10月17日,由中国陆军装备部举办的“跨越险阻2016”地面无人系统挑战赛决赛在北京举行。陆军装备部科研订购局副局长唐进在决赛的新闻发布会上表示,无人技术在军事领域具有广阔的运用前景,将深刻改变未来战争的形态和样式。通俗来讲,人们期待无人系统可以在战争或者抢险救灾等非战争军事行动中完成一些高危或者人类无法完成的任务。

  唐进表示,本届比赛从规模和课目难度等方面均代表了国内无人技术的最高水平。据记者了解,共有22支车队从来自全国各地的73支参赛队伍中脱颖而出,挺进决赛,其科研实力在国内均处于领先水平。因此,对于无人系统的发展现状以及在未来军事行动中的运用前景,前来参赛和观赛的行业领军人物都颇具发言权。

  对未知环境建模是世界性难题

  观赛嘉宾、哈尔滨工业大学副校长邓宗全,是最早从事月球车研究的学者之一。在他看来,无人系统要成为战场工具还有很长的一段路要走。

  国防科技大学副教授吴涛则把无人系统的发展现状通俗地解释为,“在已知的环境能够适用,但未知的环境无法建模”。在这一研究领域中,无人系统对于非结构化环境的适应性问题是公认的难题,即如何提高无人系统对未知环境的适应能力。

  比赛中,来自军事交通学院的徐友春教授带领“猛狮智能1号”车队拔得野外战场侦察类A、B组竞技的头筹。事实上,这辆车不仅在此次比赛中表现出色,其前几代原理样机便已在“中国智能车未来挑战赛”中获得3次冠军、3次亚军的佳绩。

  徐友春告诉中国青年报·中青在线记者,“人能开的越野道路它基本都能走”,而且“猛狮”还具有“漫步”功能,即在暂时失去GPS定位导航的情况下,也可以自己“尝试找路”。

  但总体来说,“猛狮”现在还处于幼崽阶段,只能在已知环境中完成既定任务,对于未知的环境没有相应的自适应能力。

  比如,如果侦察目标设定为油桶,那么徐友春和队友可以拍摄几百张形状各异,位置、光照等条件不同的油桶图片存在系统里,供“猛狮”比对识别,再为它设计好固定路线和如何跨越已知障碍的程序,“猛狮”便基本能够成功完成任务。但实际情况是,人们无法全数预知待侦察区域的路线和障碍。

  这不单是徐友春团队面临的问题,世界无人技术研究领域都面临无法为未知环境建模的困境。

  南京理工大学教授杨静宇已经从事无人系统研究25年,他解释说,结构化环境可以通过不停地建模来模拟,比如在高速公路上的环境数据是可测量的,机器可以进行收录、识别和判断。“人工智能对于结构化环境有点办法。但是非结构化环境难以模拟,全世界对非结构化环境中的建模都没有搞好”。

  也因此,吴涛、邓宗全、杨静宇等受访专业人士都表示,从这个角度讲,中国和无人技术领先国美国相差并不多,都需要增强对非结构化环境,即未知环境的理论设计研究。

  我国基础元机件研发实力有待提高

  具体到国内的无人系统研发现状,前来参赛和观赛的研发主力们都清楚地看到了自己的优势和短板。

  专业人士通常用三个维度来考察无人系统,包括环境感知、规划决策和底层控制。而环境感知的限制主要来自两方面,分别是作为硬件系统的传感器,和作为软件系统的计算机算法,其作用亦可分别比作眼睛和大脑。

  吴涛在接受中国青年报·中青在线记者采访时表示,在无人系统的相关软件算法方面,中国的一些科研院所、公司和高校已经跻身世界领先地位,这方面中国的整体实力不容小觑。

  而我国在传感器的研发方面与国际领先水平有一定差距。记者了解到,此次比赛中,军事交通学院猛狮智能1号车队、国防科学技术大学神虎车队和中国北方车辆研究所斑纹豹车队等成绩较好的参赛车队,所用的激光雷达等关键传感器均为进口产品。吴涛预计国内还需要3到5年才能制造出与国外同类型产品有一定竞争力的激光雷达。但是三五年以后,国外同样性能的激光雷达价格有可能下降到现在的几十分之一。国内的传感器可能进一步面临国外产品价格的打压。

  另外,在底层控制方面,我国的研发实力也有待加强。

  线控驱动系统是无人系统的心脏,而相关元机件的研发最好由无人系统研发机构与汽车制造商合作,才能在制造环节中从根本上解决线控驱动系统的匹配问题,否则改装难度大,并且可靠性较差。

  徐友春领导的“猛狮”车队利用国产长城汽车某车型底盘改造的无人车已属此次比赛中改造较为成功的一例,但他仍旧认为“可靠性不是很理想”,性能不够稳定。

  因此,谈及中国在无人系统研发领域中的短板,哈尔滨工业大学副校长邓宗全直白地说:“基础制造业需要赶上。”

  特定环境下的感知、车体控制等个别技术趋于成熟

  尽管从整体来看,中国和世界其他国家在无人系统研发领域仍旧任重而道远,但令人欣慰的是,无人系统研发中某些单项技术已经趋于成熟,正在经受实际应用的检验。

  徐友春介绍,在我国,运用了固定线路输送技术的“无人靶车”已经开始接受实践的检验。

  吴涛说,以色列Mobileye公司的ADAS(高级驾驶员辅助系统)产品目前已经占领了全球90%的市场份额,这项技术的广泛应用将“尽可能避免车辆事故的发生”。

  吴涛认为,无人系统的成熟和完善需要经受足够多样的环境与任务的考验,包括不同的场景、不同的路况、不同的天气与光照等。只有经过足够多的有针对性的系统性测试,并不断根据测试结果对系统设计进行修正,才能够使无人系统的性能逐渐成熟。

  而这也正是此次“跨越险阻2016”地面无人系统挑战赛的主要“挑战”所在。来自南京理工大学杨静宇教授面向随机分布的河道、滩涂、坡地、石子路和泥泞路段告诉中国青年报·中青在线记者:“25年没有遇到过这么复杂的环境。”

  杨静宇认为,相比于普通的民用比赛,陆军准备的测试场最突出的特点就是环境复杂,且赛前未知。他说:“模拟的就是实际环境,这样的环境与时代要求相符。”

  实际上,能够在复杂环境中进行竞技也恰恰是参赛车队不可多得的机会。谈及此项赛事的吸引力,来自山东大学野牛车队的博士柴汇感叹说:“我们平常去哪儿找这样的测试场地啊!” 对此,徐友春所在的“猛狮”车队等其他参赛队伍也有同感。

  对于各个团队来说,比赛名次固然能够验证自己的水平,但陷车、淋雨致使传感器失灵、烧电路板等故障的暴露对于系统的完善设计更具有重要的指导意义。

  记者 张茜 司格 通讯员 胡宇

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责编:周扬