無人系統(tǒng)智能自主關(guān)鍵技術(shù)及典型應(yīng)用

大模型的持續(xù)進(jìn)化，正在不斷刷新機(jī)器智能的邊界，從單一文本大語言模型到視覺、音頻、乃至3D數(shù)據(jù)，無人系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了感知與認(rèn)知能力的全面升級(jí)，它不僅能夠自主感知和推理復(fù)雜場(chǎng)景，更能夠主動(dòng)規(guī)劃行動(dòng)、做出決策，而具身智能的加速落地，又進(jìn)一步塑造了機(jī)器的多種物理形態(tài)?；Ｐ湍芰Φ?，為無人系統(tǒng)注入了更精準(zhǔn)的感知與認(rèn)知基礎(chǔ)，應(yīng)用場(chǎng)景落地?cái)?shù)據(jù)又反哺著基座模型和無人系統(tǒng)智能體的成長(zhǎng)與成熟。預(yù)見不久的將來，世界將全面進(jìn)入人機(jī)協(xié)同的時(shí)代。

近年來，隨著人工智能理論研究和關(guān)鍵技術(shù)實(shí)踐，無人系統(tǒng)智能自主技術(shù)及應(yīng)用正逐步成型和廣泛應(yīng)用。特別是以DeepSeeK為代表基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的大模型技術(shù)突飛猛進(jìn)發(fā)展，推動(dòng)了包括具身智能、智能感知、自動(dòng)控制、智能規(guī)劃等一系列技術(shù)研究與開發(fā)應(yīng)用，為無人系統(tǒng)智能自主應(yīng)用帶來新的發(fā)展契機(jī)。

無人系統(tǒng)能夠通過多域多源異構(gòu)的探測(cè)手段實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的高精度跟蹤與識(shí)別，通過自主編隊(duì)實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)行進(jìn)，通過低成本、高密度應(yīng)用模式提高整體效能，應(yīng)用范圍廣泛，在國(guó)防、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、安防等領(lǐng)域具有巨大潛力。

1、無人系統(tǒng)

無人系統(tǒng)（Unmanned Systems）是指在沒有直接人類操作員的參與下，能夠執(zhí)行任務(wù)或功能的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)通常通過自動(dòng)化、遙控或自主智能技術(shù)進(jìn)行操作。無人系統(tǒng)可分為多個(gè)種類，包括無人駕駛航空器（UAV）、無人地面車輛（UGV）、無人水面或水下平臺(tái)（USV/UUV）等。它是一個(gè)多學(xué)科交叉的前沿領(lǐng)域，涵蓋了人工智能、機(jī)器人技術(shù)、自動(dòng)控制、傳感器技術(shù)、通信技術(shù)等多個(gè)方面。無人系統(tǒng)組成通常包括：

自動(dòng)化與控制系統(tǒng)：用于無人系統(tǒng)的導(dǎo)航、定位、路徑規(guī)劃、避障等功能。
傳感器：用于環(huán)境感知、目標(biāo)識(shí)別、距離測(cè)量等。
通信與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)：確保無人系統(tǒng)能夠與指揮中心或其他系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換。
人工智能與決策支持系統(tǒng)：使無人系統(tǒng)能夠自主決策、應(yīng)對(duì)復(fù)雜環(huán)境中的不確定性。

2、無人系統(tǒng)智能自主性

無人系統(tǒng)智能自主性是指利用無人平臺(tái)如無人機(jī)、無人地面車輛、無人水面/水下平臺(tái)等，結(jié)合人工智能、自動(dòng)控制、傳感技術(shù)和決策算法，使其能夠在無需或極少人工干預(yù)的情況下，自主完成指定行動(dòng)任務(wù)的能力。通過智能化系統(tǒng)，無人平臺(tái)能夠在復(fù)雜、動(dòng)態(tài)環(huán)境中，根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)自主做出決策、適應(yīng)變化并高效執(zhí)行任務(wù)，提升行動(dòng)效率、減少人員傷亡，提供更高的靈活性與多樣性。

無人系統(tǒng)智能自主行動(dòng)能力通常包括環(huán)境智能感知與理解、自適應(yīng)規(guī)劃與實(shí)時(shí)決策、自主行動(dòng)與防護(hù)、協(xié)同交互和效果評(píng)估等能力。

（1）智能感知與環(huán)境理解：指無人系統(tǒng)通過感知技術(shù)對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和理解，自動(dòng)識(shí)別敵我目標(biāo)、地形障礙、潛在威脅等。環(huán)境理解不僅依賴傳感器的精確度，還需要高級(jí)的數(shù)據(jù)處理能力。

（2）自適應(yīng)規(guī)劃與實(shí)時(shí)決策：指無人系統(tǒng)能夠在面臨環(huán)境快速變化時(shí)，自適應(yīng)調(diào)整自己的行為、策略和任務(wù)執(zhí)行方式。根據(jù)實(shí)時(shí)收集的數(shù)據(jù)，無人系統(tǒng)可以持續(xù)優(yōu)化行動(dòng)方案，選擇最合適的行動(dòng)路徑或執(zhí)行手段。

（3）自主行動(dòng)與防御：無人系統(tǒng)根據(jù)預(yù)定的目標(biāo)和任務(wù)，能夠獨(dú)立進(jìn)行行動(dòng)， 能夠在遭遇攻擊時(shí)，進(jìn)行自主規(guī)避、反擊或者采取其他防御措施，增強(qiáng)系統(tǒng)的生存能力。

（4）多平臺(tái)協(xié)同交互：多種無人平臺(tái)之間必須高效協(xié)同，通過無線網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信等技術(shù)可以共享信息、互相協(xié)作、共同執(zhí)行任務(wù)，提升行動(dòng)效能。

（5）行動(dòng)效果評(píng)估：根據(jù)實(shí)時(shí)探測(cè)到的目標(biāo)信息來評(píng)估行動(dòng)完成的狀態(tài)，以確定是否需要繼續(xù)行動(dòng)。

3、無人系統(tǒng)智能自主關(guān)鍵技術(shù)

（1）自主決策和任務(wù)分配技術(shù)：深度學(xué)習(xí)和強(qiáng)化學(xué)習(xí)是近年來無人系統(tǒng)智能自主決策的核心技術(shù)。通過深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，無人系統(tǒng)可以從海量數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)模式，進(jìn)行復(fù)雜的環(huán)境感知、目標(biāo)識(shí)別和決策制定，使無人系統(tǒng)能夠在無監(jiān)督的情況下，通過與環(huán)境的互動(dòng)不斷優(yōu)化決策。強(qiáng)化學(xué)習(xí)特別適用于動(dòng)態(tài)變化環(huán)境，系統(tǒng)可以在沒有人為干預(yù)的情況下，自主發(fā)現(xiàn)最佳的行動(dòng)策略。

（2）多平臺(tái)協(xié)同與群體智能技術(shù)：無人集群（Swarm）技術(shù)正成為智能自主行動(dòng)的核心組成部分。群體智能強(qiáng)調(diào)多個(gè)無人系統(tǒng)（如無人機(jī)、無人地面車輛、無人水下航行器等）通過自組織、自適應(yīng)的方式進(jìn)行協(xié)同行動(dòng)。通過先進(jìn)算法和通信技術(shù)，無人系統(tǒng)能夠根據(jù)環(huán)境信息進(jìn)行任務(wù)分配和協(xié)調(diào)工作，提升行動(dòng)效率。群體內(nèi)每個(gè)無人平臺(tái)擁有一定的獨(dú)立性，通過分布式控制實(shí)現(xiàn)任務(wù)的高效分擔(dān)和同步執(zhí)行。

（3）高效感知與目標(biāo)識(shí)別技術(shù)：無人系統(tǒng)采用多種傳感器（如雷達(dá)、紅外傳感器、激光雷達(dá)、視覺攝像頭等）結(jié)合深度學(xué)習(xí)模型，提升目標(biāo)識(shí)別和環(huán)境感知能力。尤其是在復(fù)雜、動(dòng)態(tài)環(huán)境中，多模態(tài)感知能夠提高系統(tǒng)的魯棒性和準(zhǔn)確性。特別是在低可見度或干擾環(huán)境中，通過融合來自不同傳感器的數(shù)據(jù)，無人系統(tǒng)能夠獲取更全面的環(huán)境信息，提高目標(biāo)識(shí)別的準(zhǔn)確率?；?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA/">計(jì)算機(jī)視覺和深度學(xué)習(xí)，無人系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)追蹤并識(shí)別目標(biāo)，包括動(dòng)態(tài)目標(biāo)（如移動(dòng)中的車輛或人員）。

（4）自主導(dǎo)航與路徑規(guī)劃技術(shù)：無人系統(tǒng)的自主導(dǎo)航能力正在快速提升，尤其是在GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）信號(hào)弱或無法接收的環(huán)境下。結(jié)合激光雷達(dá)（LiDAR）、計(jì)算機(jī)視覺、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS）和深度學(xué)習(xí)算法，無人系統(tǒng)能夠在復(fù)雜地形、城市環(huán)境、地下設(shè)施等復(fù)雜場(chǎng)景中高效導(dǎo)航。同步定位與地圖構(gòu)建（SLAM）技術(shù)使得無人平臺(tái)能夠在未知環(huán)境中自主構(gòu)建地圖并進(jìn)行定位，特別適用于GPS信號(hào)不可用的環(huán)境（如地下、密閉空間等），結(jié)合多傳感器融合技術(shù)，無人系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)感知環(huán)境中的障礙物并做出避讓決策，確保路徑安全。

（5）即時(shí)網(wǎng)絡(luò)組織與實(shí)時(shí)安全防護(hù)技術(shù)：多個(gè)無人平臺(tái)通過即時(shí)組織的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，可以實(shí)現(xiàn)跨域智能連接和異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)互聯(lián)，尤其是在存在電子干擾的情況下，無人系統(tǒng)通信系統(tǒng)自我修復(fù)機(jī)制將確保通信網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性。同時(shí)，通過加密技術(shù)、區(qū)塊鏈等手段，確保無人系統(tǒng)間數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，防止黑客攻擊或信息泄露?/p>

（6）AI智能體持續(xù)學(xué)習(xí)技術(shù)：通過構(gòu)建基于大模型的AI智能體，并加載于無人系統(tǒng)，使之能夠根據(jù)環(huán)境自主驅(qū)動(dòng)行動(dòng)?；趥鹘y(tǒng)知識(shí)庫和工具集的AI智能體，在基于大模型的思維鏈驅(qū)動(dòng)下，能夠按照既定規(guī)則圖執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)。無人系統(tǒng)智能體可以通過持續(xù)的任務(wù)執(zhí)行和反饋機(jī)制進(jìn)行自我學(xué)習(xí)，提升行動(dòng)能力。例如，基于過去任務(wù)的數(shù)據(jù)，無人平臺(tái)能夠優(yōu)化其路徑規(guī)劃和提升行動(dòng)效率。

4、無人系統(tǒng)智能自主行動(dòng)流程

隨著人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、自動(dòng)化控制、感知技術(shù)等的快速發(fā)展，無人平臺(tái)具備了在動(dòng)態(tài)、復(fù)雜、對(duì)抗環(huán)境中自主執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)的能力。無人系統(tǒng)智能自主行動(dòng)流程涵蓋了從環(huán)境數(shù)據(jù)采集到行動(dòng)執(zhí)行與反饋，最后進(jìn)行效果評(píng)估的完整環(huán)節(jié)。這個(gè)流程是高度集成的，每個(gè)環(huán)節(jié)都依賴先進(jìn)的感知、決策和執(zhí)行技術(shù)，以確保無人平臺(tái)在復(fù)雜環(huán)境中任務(wù)的高效執(zhí)行與靈活應(yīng)對(duì)。

圖：無人系統(tǒng)智能自主行動(dòng)概念

（1）環(huán)境數(shù)據(jù)采集：利用多種傳感器（如雷達(dá)、光學(xué)攝像頭、紅外傳感器、激光雷達(dá)等）實(shí)時(shí)收集環(huán)境數(shù)據(jù)。這些傳感器可以幫助無人平臺(tái)識(shí)別目標(biāo)、障礙物、地形變化等，實(shí)時(shí)收集環(huán)境中的各類數(shù)據(jù)，為后續(xù)的分析和決策提供準(zhǔn)確的信息支持。

（2）數(shù)據(jù)分析處理：對(duì)采集到的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和處理，提取有用信息，為下一步的情報(bào)分析和行動(dòng)決策提供支持。

（3）態(tài)勢(shì)研判：對(duì)分析處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行深度研判，評(píng)估環(huán)境態(tài)勢(shì)和敵我優(yōu)劣，并形成態(tài)勢(shì)研判報(bào)告。

（4）生成行動(dòng)方案：基于態(tài)勢(shì)分析的結(jié)果，生成最優(yōu)的行動(dòng)方案，明確各無人平臺(tái)的任務(wù)分配、行動(dòng)規(guī)劃和執(zhí)行步驟。

（5）行動(dòng)執(zhí)行與反饋：根據(jù)生成的行動(dòng)方案執(zhí)行任務(wù)，并實(shí)時(shí)反饋執(zhí)行過程中的各類信息，確保任務(wù)的順利完成。

（6）方案效果評(píng)估：對(duì)執(zhí)行后的行動(dòng)效果進(jìn)行評(píng)估，分析任務(wù)完成情況，并總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為未來任務(wù)行動(dòng)提供反饋。

無人系統(tǒng)智能自主行動(dòng)流程是一個(gè)高度集成且動(dòng)態(tài)的過程。通過各環(huán)節(jié)緊密配合，無人系統(tǒng)能夠在沒有人工干預(yù)的情況下獨(dú)立執(zhí)行復(fù)雜的行動(dòng)任務(wù)，提升行動(dòng)效率、減輕人類負(fù)擔(dān)，同時(shí)最大化任務(wù)效果。隨著技術(shù)不斷發(fā)展，這一流程的自動(dòng)化、智能化程度將進(jìn)一步提升。

?5、無人系統(tǒng)典型應(yīng)用場(chǎng)景

（1）復(fù)雜環(huán)境偵察與監(jiān)視：無人系統(tǒng)可部署在復(fù)雜環(huán)境（如陣地、山地、城市、海域等）執(zhí)行偵察與監(jiān)視任務(wù)，提供準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息，支持情報(bào)研判和任務(wù)決策。

（2）目標(biāo)定點(diǎn)打擊：無人平臺(tái)（如無人機(jī)、無人車、無人潛航器）可在復(fù)雜環(huán)境中執(zhí)行精準(zhǔn)打擊任務(wù)，提升打擊效率，減少對(duì)人力資源的依賴，降低執(zhí)行高風(fēng)險(xiǎn)任務(wù)的成本。

（3）海上巡邏與反潛：在海洋環(huán)境中，無人系統(tǒng)被廣泛用于海上巡邏、反潛和海域封鎖任務(wù)，提升海域監(jiān)控效率，加強(qiáng)反潛和水域安全能力。

（4）城市反恐與執(zhí)法：無人系統(tǒng)可在復(fù)雜城市環(huán)境中執(zhí)行反恐、維和、執(zhí)法任務(wù)提高反恐和執(zhí)法效率，降低人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)。

（5）邊境巡邏與安全防護(hù)：無人系統(tǒng)用于長(zhǎng)距離邊境巡邏，防范非法入侵或越界活動(dòng)，提高邊境安全防護(hù)能力，節(jié)約人力資源。

（6）后勤保障與物資運(yùn)輸：無人系統(tǒng)在戰(zhàn)場(chǎng)或?yàn)?zāi)難場(chǎng)景中提供后勤支援，包括物資投送、傷員轉(zhuǎn)移等任務(wù)，提升后勤保障效率，縮短響應(yīng)時(shí)間，減輕人員負(fù)擔(dān)。

（7）模擬訓(xùn)練與戰(zhàn)術(shù)評(píng)估：無人系統(tǒng)用于軍事訓(xùn)練和戰(zhàn)術(shù)模擬，提高部隊(duì)?wèi)?zhàn)術(shù)水平，提升訓(xùn)練效果，優(yōu)化戰(zhàn)術(shù)行動(dòng)方案。

無人系統(tǒng)將為成本強(qiáng)加戰(zhàn)略增加一個(gè)新的維度，行動(dòng)節(jié)奏將由計(jì)算機(jī)處理器的速度決定，對(duì)抗將發(fā)生在高超聲速和光速之間，無處不在的傳感器、大模型智能體驅(qū)動(dòng)的無人系統(tǒng)，使得過去最快的平臺(tái)看起來很慢、最隱蔽的目標(biāo)暴露在外。