人工智能在无人机上的运用研究

王发斌

摘要：人工智能（Artificial Intelligence），也就是当下热门的Al技术，是=十世纪50年代由计算机发展起来的综合技术，它赋予机器学习、模拟等类人能力。二十一世纪以来，随着人类不断的创新变革，人工智能被当今社会广泛运用于各个领域，如智能家居、扫地机器人、自动驾驶汽车等。如今，人工智能在军事领域的发展也是蒸蒸日上，在无人机领域的发展更是征途如虹。未来战场趋于无人化、智能化，无人机注定是未来战争各个国家的一块“兵家必争之地”，所以，研究人工智能在无人机上的运用，显得尤为重要也很必要。

1 基于人工智能的图像识别

众所周知图像识别—直是无人机在执行任务中的一个重要环节。当前无人机拍摄的航空相片，需要人工去判读，进而识别出相片中拍摄的地形、地物以及军事设施，需要花费大量的时间、人力和物力，而且，对于情报手的读图、识图能力也提出了极高的要求，稍有不慎，就有可能误读、漏读，甚至于可能错失战机。那么，如何快速、清晰、准确地识别出机载任务设备所拍摄出图像，成为每一名科技工作者追求的一个制高点。近年来，随着计算机技术以及人工智能的不断发展，无人机智能化程度越来越高，在图像识别方面有了较大的发展。我们都知道，在人的身体部位中，只有人眼才会产生视觉效果，人眼具有极强的图像识别能力，当图像的位置、角度、距离发生变化时，视觉效果也会随之改变，在人眼视网膜上形成的图像形状和大小也随之改变，但这并没有影响人脑对图像的判断。由人工智能发展而来的图像识别，和人眼识别的原理存在相似|生，计算机图像识别的过程也和人脑识别过程大体一致都是通过识别图像的重要特征来识别物体比如，在我们的日常生活中，看见一个红色的圆形物体，我们可能识别为苹果，当我们看到书本上的字符，以大写字母‘'A，为例，这个字母有一个突出的尖角，就识别为“A”。归纳起来，这个过程主要包含四个步骤：

1.1 获取数据信息

获取的图像信息是图像识别的前提，也是其关键环节，如果没有获取到能够识别这一物体特征的关键信息，就不能很好的识别出来，很有可能会识别错误。

1.2 预处理信息数据

通过对获取的图像信息数据进行去噪、变幻。平滑等，使获得的图像信息更加清晰明了。

1.3 特征对比

通过所采集到的图像中物体的特殊特征，与事先在计算机中所存储物体特征进行比对，进而与电脑存储信息相似度最高的物体进行匹配，最终成功识别出图像。

人工智能在图像识别中的常见形式主要有三种，即模式识别、神经网络图像识别、非线性降维识别。这三种模式，在各个领域已经被广泛运用，并且取得了很好的效果，目前，这种智能图像识别技术还没有很好地运用于无人机上，对于无人机拍摄的航空相片，还需要人工进行判读，并不能很好地实现无人机自主判读，将来，如果说这种技术能运用于无人机，将大大提高无人机的智能化程度，那时，对于航空相机所拍摄的图像，就不需要用人眼去判讀，无人机机载计算机完全可以模拟人眼判读直接判断图像中的地物地貌，省去人工读图这一环节，及极大地提高无人机作战效能。不久的将来。随着无人机的图像识别能力的飞速发展，将会做到以计算机代替人脑，做到发现即摧毁，使无人机真正成为制霸战场的杀手锏。

2 基于人工智能的自主控制

2005年，美国著名导演罗伯科恩执导了一部关于现代战斗机的科幻大片《绝密飞行》，

影片中，讲述了一架由美国海军利用丰富的作战经验培训的智能化无人机艾迪，艾迪拥有最先进的人工智能计算机控制系统和隐身功能，在一次任务返回途中，被一束来自低空的强雷电击中，直接导致无人机上的智能计算机“苏醒”，真正拥有了‘‘人类的智能”，艾迪不但能够学习大量的飞行技巧和作战经验，而且还学到了‘‘人类的野心和情感”，拥有了自主控制的能力。在“艾迪”与三位飞行员共同执行的一次任务中，擅自改变自己的飞行路线以及事先的战术安排，对原本需要侦查的“目标区域”进行了强有力的武器攻击，成为了一部完美的“杀人机器”。

从科技发展趋势看，人类正在朝这方面努力，试图制造出像艾迪这样的无人战斗机。目前，以人类目前的科技水平，并不能制造出像艾迪这样智能化程度极高的无人机，人类对于无人机的操控，还停留在指令式操控阶段，对于执行任务的复杂性和不确定性，执行任务环境的高度变化，需要飞控手发送一系列指令远程操控无人机飞行，并不能自主控制飞行。由于无人机在这方面的智能化程度还有待优化，自主控制自然而然成为了当今无人系统领域的研究热点。美国根据本国无人机自主控制技术的能力，将其划分为10个等级（如图一），并在人工控制阶段取得了较大的进步。2016年6月，美国辛辛那提大学开发的人工智能系统“阿尔法”，在空战模拟对抗中，战胜了经验丰富的空军上校。“阿尔法”从传感器的信息搜集、分析处理到做出正确的判断和选择，整个过程不到1毫秒，使其在战斗中大大提高了战斗机的生存能力。中国在国家机构和广大科研人员的不断努力下，关于无人机自主控制的基础理论、关键技术等也有了较深层次的发展，并取得了很多高水平成果。从目前的发展来看，基于人工智能的无人机在自主控制方面呈现出良好的发展态势，在计算机的辅助下，依托人类知识库，通过逻辑推理，能够进行实时准确的战场态势判断和作战意图的理解，更有效的解决飞行中遇到的问题。参照图二，通过人工智能与人类智能的能力对比，可以发现，人工智能正在逐步接近人类智能。也许，在不久的将来，随着人工智能技术的进一步发展，无人机在自主控制方面的智能化程度得到进一步提高就无人机执行任务来说，已经不需要飞控手和任务设备控制手协同操作来完成任务，虽然不能像科幻电影中所描述的那样，让无人机真正拥有“人类的智能”，但也可以实现无人机的自主控制，把人力从无人机控制中解放出来，进一步实现无人机的智能化。

参考文献

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