王小剛

隨著技術(shù)的發(fā)展，人工智能技術(shù)和新算法在無人機(jī)開發(fā)上廣泛應(yīng)用，無人機(jī)未來發(fā)展呈現(xiàn)出新的發(fā)展趨勢(shì)。本文分析梳理了無人機(jī)在飛行操控，任務(wù)控制，察打一體，編隊(duì)集群和單兵保障等方面目前現(xiàn)狀和未來發(fā)展方向，介紹了美國(guó)和以色列等國(guó)在上述領(lǐng)域技術(shù)和裝備的發(fā)展。同時(shí)，指出了無人機(jī)在未來高強(qiáng)度戰(zhàn)爭(zhēng)中，特別是反介入和拒止環(huán)境下提高生存能力和作戰(zhàn)效能的措施。

近年來，隨著技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是人工智能技術(shù)的應(yīng)用，無人機(jī)越來越智能化和自主化，飛行操控上最大限度減少對(duì)人類技能的依賴，任務(wù)載荷能夠更加智能地收集、處理數(shù)據(jù)并與其他傳感器數(shù)據(jù)流融合，無人機(jī)編隊(duì)和蜂群成為作戰(zhàn)行動(dòng)常態(tài)，人—機(jī)和機(jī)—機(jī)組合更為普遍。無人機(jī)察打一體，是打擊時(shí)間敏感目標(biāo)的利器，同時(shí)，無人機(jī)未來也將作為單兵的制式裝備，提高單兵戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知能力。

隨著電子戰(zhàn)能力的增強(qiáng)和廣泛使用，無人機(jī)導(dǎo)航定位和通信能力將受到損害，為提高無人機(jī)在高強(qiáng)度戰(zhàn)爭(zhēng)中的生存能力和作戰(zhàn)效能，特別是在反介入和拒止戰(zhàn)場(chǎng)，大中型無人機(jī)將配備自主對(duì)抗系統(tǒng)，提高隱身性，提升防區(qū)外遠(yuǎn)程感知能力，降低成本，成為一種可消耗性武器，發(fā)揮智能和自主“空中盤旋武器”的作用。

無人機(jī)未來發(fā)展展望

最大限度減少對(duì)人類技能的依賴

雖然無人機(jī)不需要機(jī)上飛行員，但是，其飛行確實(shí)需要大量的人力控制和支持。遠(yuǎn)程飛行員和系統(tǒng)控制器在整個(gè)飛行過程中操控這些系統(tǒng)，如果進(jìn)行長(zhǎng)航時(shí)飛行，需要多名機(jī)組人員。在飛行間隙，保障人員為無人機(jī)下一次任務(wù)做好準(zhǔn)備。與載人飛機(jī)一樣，保障無人機(jī)的技能稀缺且復(fù)雜。為減輕負(fù)擔(dān)，無人機(jī)系統(tǒng)開發(fā)人員引入了自主技術(shù)，減少對(duì)人類特定技能的需求，同時(shí)又不影響執(zhí)行任務(wù)的安全性和有效性。事實(shí)上，如果充分實(shí)施自主性，這可能會(huì)提高任務(wù)成功率，因?yàn)榭梢韵c人類有關(guān)的災(zāi)禍。

無人機(jī)起飛和降落是任務(wù)中要求最高的階段，造成許多事故和損失。作為自主無人機(jī)的先驅(qū)之一，以色列飛機(jī)工業(yè)有限公司馬拉特分部通過引入自主起飛和降落，實(shí)現(xiàn)了這一過程的自動(dòng)化。這項(xiàng)技術(shù)使“蒼鷺”無人機(jī)能夠自主執(zhí)行命令，促成操控人員管理任務(wù)，而不是駕駛無人機(jī)。如今，這些功能得到擴(kuò)展，以便在發(fā)生失聯(lián)、飛行員錯(cuò)誤或其他故障或者當(dāng)操作員的控制受到損害時(shí)，實(shí)現(xiàn)自主控制，無人機(jī)將繼續(xù)自主執(zhí)行任務(wù)或自動(dòng)選擇降落地點(diǎn)，并飛到該點(diǎn)，安全著陸，整個(gè)過程無需與地面控制人員進(jìn)行信息交流。

無人機(jī)在密集空域飛行能力特別重要，這里通常也是許多軍用和民用有人和無人航空器飛行的空域。如今，這類飛行要求無人機(jī)飛行員根據(jù)飛行器提供的飛行數(shù)據(jù)和傳感器讀數(shù)形成態(tài)勢(shì)感知。無人機(jī)完全自主性將為無人機(jī)引入更高級(jí)自主性，使無人機(jī)能夠“理解”其周圍空情，根據(jù)飛行規(guī)則做出反應(yīng)，無論是否有人為控制。

實(shí)現(xiàn)平臺(tái)完全自主控制呼喚來自商業(yè)市場(chǎng)的下一波轉(zhuǎn)型浪潮。新的自主能力將成為未來航空的一部分，屆時(shí)空中運(yùn)輸乘客和貨物的自主航空器將變得普遍，并將受益軍事用戶。自主功能有助于減少操控每架無人機(jī)的人員，實(shí)現(xiàn)單個(gè)操作人員控制多架無人機(jī)。

第一代中空長(zhǎng)航時(shí)無人機(jī)需要5名操控員（目前中國(guó)的中空長(zhǎng)航時(shí)無人機(jī)仍以這種方式運(yùn)行）。美國(guó)空軍“捕食者”和“收割者”無人機(jī)使用的下一代地面控制站被稱為“50批次”，該地面站專為單座操作設(shè)計(jì)，可由用戶自行決定減少人力。利用完整的“手動(dòng)節(jié)氣門和操作桿”控制飛行、武器、有效載荷和傳感器系統(tǒng)，通過共享作戰(zhàn)圖，同時(shí)還結(jié)合現(xiàn)代化多屏觸摸靈敏設(shè)計(jì)，可以顯示合成視頻、3D圖形和移動(dòng)地圖，機(jī)組人員的態(tài)勢(shì)感知能力大大增強(qiáng)。

通用原子航空系統(tǒng)公司于2017年6月完成了新地面控制站的關(guān)鍵設(shè)計(jì)審查，其中包括對(duì)大約700個(gè)客戶需求的審查，進(jìn)一步支持自動(dòng)化和功能性?！?0批次”架構(gòu)具有物理和功能完全分離的有效載荷，可以與無人機(jī)安全關(guān)鍵作戰(zhàn)飛行計(jì)劃分離，實(shí)現(xiàn)更快地集成、測(cè)試和部署新有效載荷和系統(tǒng)。

持續(xù)24x7時(shí)間的飛行任務(wù)需要整合新功能，實(shí)現(xiàn)由一個(gè)小組控制多架飛機(jī)，至少在往返飛行任務(wù)和在軌駐留期間。以色列艾爾比特系統(tǒng)公司能夠提供此類功能，該公司的“赫爾姆斯”無人機(jī)使用最新版通用地面控制站，能夠?qū)崿F(xiàn)單個(gè)機(jī)組人員在值班期間同時(shí)監(jiān)控多架飛機(jī)。其并行相同和冗余的操作控制臺(tái)采用堅(jiān)固的商業(yè)現(xiàn)貨硬件和商業(yè)軟件工具，可快速、輕松地進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃、管理和控制。內(nèi)置的數(shù)據(jù)開發(fā)和傳播也支持“單個(gè)操控員”地面控制站功能。

高度復(fù)雜的控制并不局限于大型和昂貴的無人機(jī)地面控制站。戰(zhàn)術(shù)層面的微型無人機(jī)也利用先進(jìn)的自主技術(shù)，簡(jiǎn)化控制，使普通士兵能夠操控。最初，地面控制部分采用各種自動(dòng)化功能提高性能，支持“相機(jī)引導(dǎo)”功能和“移動(dòng)到位”，即無人機(jī)飛行目的地和方向自動(dòng)設(shè)置，將目標(biāo)保持在傳感器視野內(nèi)。更先進(jìn)的功能，如“護(hù)航模式”，指示無人機(jī)跟蹤操作人員動(dòng)向，自動(dòng)在移動(dòng)車輛前保持監(jiān)控。這種模式使操作人員能夠?qū)Ｗ⒂谌蝿?wù)，而不是操控?zé)o人機(jī)跟蹤移動(dòng)的車輛。其他功能，包括失聯(lián)后“返回發(fā)射點(diǎn)”自動(dòng)觸發(fā)。

任務(wù)系統(tǒng)自動(dòng)化

任務(wù)自主性與駕駛功能自動(dòng)化同等重要。這些功能來自于任務(wù)載荷，它們能夠更智能地收集、處理數(shù)據(jù)并將其與其他傳感器數(shù)據(jù)流融合并存儲(chǔ)在平臺(tái)上。例如，持久廣域監(jiān)視能力，能夠有助于軍事和安全部隊(duì)利用最少的干預(yù)力量，長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)控大片地區(qū)。

無人機(jī)執(zhí)行監(jiān)視任務(wù)時(shí)，地毯式覆蓋大片區(qū)域，為任務(wù)分析人員提供電子監(jiān)視、雷達(dá)和圖像的多光譜和高光譜傳感器數(shù)據(jù)流。分析人員利用這些數(shù)據(jù)檢測(cè)“特征”和“異?！?，指明是否存在潛在目標(biāo)。為保障這些任務(wù)，無人機(jī)搭載有多種傳感器，每種有效載荷收集特定學(xué)科和光譜范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)。通常情況下，收集數(shù)據(jù)量巨大，無法使用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)鏈實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛嬲尽Ｒ虼?，需要解決分析人員訪問無人機(jī)機(jī)載信息的能力。這種功能使分析人員能夠選擇最重要和最相關(guān)的事件，調(diào)查不同頻譜波段中對(duì)象和軌道的特征，繪制地理信息圖，研究當(dāng)前和過去的相關(guān)事件，為情報(bào)收集和確定時(shí)間敏感性目標(biāo)的過程提供可行動(dòng)信息。

以色列拉斐爾公司的reccelite 空中偵察吊艙具備這些任務(wù)能力。雖然無人機(jī)和吊艙傳感器執(zhí)行事先計(jì)劃好的任務(wù)，但它們也可以在飛行中更新，改變有效載荷轉(zhuǎn)向順序和攝像方向，在飛行過程中最有效地覆蓋特定地點(diǎn)和目標(biāo)。吊艙使用全向高分辨率空中偵察攝像機(jī)和整體慣性測(cè)量系統(tǒng)，以高分辨率圖像自動(dòng)覆蓋廣大區(qū)域，保持重訪率，對(duì)特定感興趣的區(qū)域提供持續(xù)監(jiān)視。吊艙具有完整的大容量存儲(chǔ)和寬帶數(shù)據(jù)鏈，旨在將高分辨率圖像傳輸?shù)降孛婵刂浦行?，分析人員在這里接收和處理圖像。

多年來，雷達(dá)是廣域監(jiān)測(cè)的主要傳感器，其中，合成孔徑雷達(dá)用途大，可晝夜以及惡劣天氣和能見度有限的條件下發(fā)揮作用。合成孔徑雷達(dá)還可以有效檢測(cè)偽裝隱藏或埋在地下的物體。過去，合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)由大型飛機(jī)攜帶，存放在吊艙中的較小系統(tǒng)則需要專用戰(zhàn)斗機(jī)才能投入戰(zhàn)斗。如今，小型合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)可以部署在較大型中空長(zhǎng)航時(shí)無人機(jī)系統(tǒng)上，甚至更小的系統(tǒng)可以安裝在機(jī)翼下緊湊型吊艙中，掛載在戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)上，使這些小型平臺(tái)能夠攜帶多個(gè)傳感器執(zhí)行任務(wù)。合成孔徑雷達(dá)依賴合成孔徑，通過距離和時(shí)間合成，而光電傳感器使用真實(shí)的物理孔徑。這意味著，盡管雷達(dá)物理覆蓋區(qū)很小，但它能以高分辨率收集圖像。合成孔徑雷達(dá)作為微波傳感器，它能夠“照亮”所監(jiān)視區(qū)域，因此可以晝夜運(yùn)行，選用的波長(zhǎng)能夠穿透散射和漫射可見光的大氣障礙物（如霧、雨、霧或灰塵），有效獲得全天候可見度。由于合成孔徑雷達(dá)影像中每個(gè)像素代表目標(biāo)位置這個(gè)特定點(diǎn)的數(shù)據(jù)，可以應(yīng)用不同的處理方法利用此信息，自動(dòng)生成復(fù)雜服務(wù)，如變化檢測(cè)、樹葉穿透和移動(dòng)目標(biāo)指示。

移動(dòng)目標(biāo)指示是合成孔徑雷達(dá)的高級(jí)功能，它利用不同的算法處理合成孔徑雷達(dá)產(chǎn)生的相同微波信號(hào)，檢測(cè)和跟蹤運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。通過對(duì)這些信號(hào)的多普勒效應(yīng)進(jìn)行分析和比較，可以在固定背景上清晰地顯示多個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。這種功能使操作人員能夠監(jiān)視大面積區(qū)域，立即檢測(cè)到與此類移動(dòng)相關(guān)的活動(dòng)。

內(nèi)華達(dá)之嶺公司開發(fā)了“戈?duì)栘暷暋比蝿?wù)有效載荷，專門用于持久廣域監(jiān)視。該系統(tǒng)于2011年在美國(guó)空軍MQ-9“收割者”無人機(jī)上開始使用，每架無人機(jī)攜帶雙吊艙持久廣域監(jiān)視系統(tǒng)。在第一次迭演中，該系統(tǒng)覆蓋約16平方公里區(qū)域。到2014年，第二代采用了BAE系統(tǒng)公司根據(jù)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局“自主實(shí)時(shí)地面全方位監(jiān)視紅外成像系統(tǒng)”計(jì)劃開發(fā)的改進(jìn)型傳感器。該傳感器陣列由368臺(tái)攝像機(jī)（晝間和紅外線）組成，可創(chuàng)建18億像素圖像。此外，四臺(tái)遠(yuǎn)距離攝像機(jī)使用戶能夠放大感興趣的對(duì)象。新版系統(tǒng)能夠覆蓋64平方公里區(qū)域，無論晝夜，分辨率是原始系統(tǒng)的兩倍。

“天眼”系統(tǒng)使用集成有多個(gè)攝像機(jī)的單個(gè)有效載荷，這些攝像機(jī)共同提供10億像素圖像。當(dāng)時(shí)，商業(yè)系統(tǒng)無法滿足適合無人平臺(tái)對(duì)小尺寸、低功耗數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)需求。為處理新傳感器更大的處理任務(wù)，BAE系統(tǒng)公司開發(fā)了一種能夠并行處理數(shù)百臺(tái)攝像機(jī)的先進(jìn)處理器。為了存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)，該公司建立了一個(gè)“機(jī)載大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)”。這就是TeraStar系統(tǒng)，后來發(fā)展成為商業(yè)產(chǎn)品，可提供可擴(kuò)展的超密集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，降低了每TB存儲(chǔ)容量的總體成本。與裝載在吊艙內(nèi)的“戈?duì)栘暷暋辈煌?，艾爾比特系統(tǒng)公司的“天眼”配置為標(biāo)準(zhǔn)的無人機(jī)有效載荷，可集成到標(biāo)準(zhǔn)的無人機(jī)上，如該公司的“赫爾姆斯”450或900系列無人機(jī)，以及各種載人或無人飛機(jī)。“天眼”的千兆像素有效載荷集成了多個(gè)監(jiān)視攝像機(jī)，如果在無人機(jī)的作戰(zhàn)高度巡航，可以覆蓋80平方公里區(qū)域。由于每個(gè)傳感器都使用百萬像素高清攝像頭，可以實(shí)時(shí)或從歷史中記錄中獲得該地區(qū)部分區(qū)域的特寫鏡頭。此外，無人機(jī)還可以攜帶標(biāo)準(zhǔn)有效載荷，以更高的放大倍率查看特定區(qū)域。

除了光電系統(tǒng)，廣域監(jiān)視能力還包括合成孔徑雷達(dá)或通信監(jiān)視，用戶可以實(shí)時(shí)訪問或“回看”，查看同一地點(diǎn)不同時(shí)間的影像，更好的了解活動(dòng)模式或目標(biāo)行為。

持續(xù)監(jiān)視能力額外不斷發(fā)展的一個(gè)功能是“卸載式探測(cè)雷達(dá)”，這是一種吊艙傳感器，其功能類似于地面監(jiān)視雷達(dá)，安裝在無人機(jī)上，可以覆蓋大片區(qū)域。這種傳感器為配備了全向傳感器的無人機(jī)提供態(tài)勢(shì)感知能力，可幫助有效載荷操作員注意其責(zé)任區(qū)內(nèi)的可疑動(dòng)向。它還可以幫助跟蹤日常動(dòng)向，評(píng)估活動(dòng)模式，幫助監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠了解任務(wù)區(qū)，避免發(fā)出虛警。這種能力在搜救以及國(guó)土安全應(yīng)用中也可能有重要用途。

無人機(jī)可以配備寬帶數(shù)據(jù)鏈發(fā)送高清傳感器數(shù)據(jù)，但不支持同時(shí)傳輸多個(gè)數(shù)據(jù)流，也無法提供便于“飛行數(shù)據(jù)倉(cāng)庫”服務(wù)的處理能力、電力和冷卻能力。某些方案已經(jīng)集成了提供此類服務(wù)所需的硬件。例如，“天眼”架構(gòu)可以維護(hù)飛機(jī)上所有的傳感器數(shù)據(jù)，任務(wù)分析人員能夠從其數(shù)據(jù)庫中訪問實(shí)時(shí)和存儲(chǔ)的圖像數(shù)據(jù)。任務(wù)結(jié)束后，歷史數(shù)據(jù)被下載并儲(chǔ)存在任務(wù)控制點(diǎn)，用戶能夠根據(jù)需要查閱歷史任務(wù)記錄。

為支持類似的功能，美國(guó)空軍與SRC公司簽訂合同，為其提供高性能嵌入式計(jì)算架構(gòu)，在無人駕駛飛機(jī)上實(shí)現(xiàn)高性能嵌入式計(jì)算。每個(gè)吊艙都有一個(gè)內(nèi)部機(jī)箱，其中帶有由標(biāo)準(zhǔn)商用現(xiàn)成單元組成的超級(jí)計(jì)算機(jī)，包括單片機(jī)、圖形處理單元、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列和固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備。目前，機(jī)箱采用基于開放行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的模塊化分布式處理器和協(xié)處理器網(wǎng)絡(luò)，以超過15千兆的速度提供超過7.5萬億次的計(jì)算能力。吊艙外殼基于現(xiàn)有且經(jīng)過飛行認(rèn)證的設(shè)計(jì)，經(jīng)過專門修改，可使用周圍空氣冷卻對(duì)嵌入式電子產(chǎn)品進(jìn)行熱管理。這種可升級(jí)的架構(gòu)支持技術(shù)快速刷新，可以降低生命周期成本，減少系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間，并確保系統(tǒng)持續(xù)保持良好。

“敏捷禿鷹”還可以使用“神經(jīng)形態(tài)計(jì)算”，增強(qiáng)無人機(jī)態(tài)勢(shì)感知能力——這是一種根據(jù)生物啟發(fā)的處理方案，可類似于人腦分析信息，提高態(tài)勢(shì)感知能力。

“敏捷禿鷹”開發(fā)商SRC公司稱，此類系統(tǒng)未來將成為任務(wù)系統(tǒng)管理員，處理機(jī)上多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)，并利用機(jī)器學(xué)習(xí)對(duì)特定情況對(duì)傳感器進(jìn)行有選擇的排隊(duì)。無人機(jī)并不是使用所有傳感器進(jìn)行大面積偵察，而是只使用最適合探測(cè)大面積特定異常狀況的傳感器，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。當(dāng)發(fā)現(xiàn)一個(gè)興趣點(diǎn)時(shí)，該系統(tǒng)將會(huì)提示其他傳感器收集更多信息，如相機(jī)，并通知任務(wù)分析人員進(jìn)一步審查和檢查。這種選擇性“檢測(cè)和通知”過程釋放了帶寬并提高了傳輸速度，同時(shí)減少了數(shù)據(jù)收集和分析間的延遲。SRC公司計(jì)劃在2017年底前向空軍交付第一個(gè)“敏捷禿鷹”艙。

引領(lǐng)更高的自主性

為實(shí)現(xiàn)自主性，未來的無人機(jī)必須要作出重大改變。

（1）可信的導(dǎo)航

由于固有的無人性質(zhì)，無人機(jī)導(dǎo)航和定位依賴外部輸入。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)是最常見，但不是唯一的導(dǎo)航輔助設(shè)備。不幸的是，如果無人機(jī)得不到充分保護(hù)，這種服務(wù)很容易受到干擾和剝奪，軍事行動(dòng)將變得毫無用處。有時(shí)使用其他導(dǎo)航輔助設(shè)備，如導(dǎo)航信標(biāo)和測(cè)距，但成效有限。在全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)數(shù)據(jù)不可信的情況下，慣性測(cè)量、基于圖像導(dǎo)航、甚至恒星跟蹤也可用于增強(qiáng)現(xiàn)有的導(dǎo)航輔助設(shè)備。

（2）通信和安全

無人平臺(tái)必須在人的控制下運(yùn)行，依賴地面、空中或天基通信保持連續(xù)聯(lián)系。機(jī)上傳感器越多，傳輸所收集的數(shù)據(jù)所需的帶寬就越大。大容量無線通信鏈路由于余量有限，相對(duì)容易擁堵。大容量鏈路通常僅限于與其他節(jié)點(diǎn)保持視線距離——這進(jìn)一步限制了平臺(tái)的運(yùn)行。數(shù)據(jù)鏈同時(shí)必須具有很強(qiáng)的免疫力。過去，無人機(jī)通信通道使用開放的模擬鏈路，但隨著新的數(shù)字鏈路進(jìn)入，這些鏈路在今天大多已經(jīng)過時(shí)。然而，數(shù)據(jù)鏈路仍然易受到敵人的攻擊——通過網(wǎng)絡(luò)攻擊進(jìn)行干擾、干預(yù)、欺騙或剝奪?？傮w而言，最大限度地減少平臺(tái)對(duì)外部通信的依賴，將使無人機(jī)更不易受到干擾，更不易受到剝奪、欺騙和網(wǎng)絡(luò)攻擊的“劫持”。

由于機(jī)上無人，標(biāo)準(zhǔn)通信在拒止空域就足以開展行動(dòng)，因?yàn)樵谶@些空域，通信和導(dǎo)航受到電子攻擊。增強(qiáng)通信能力將提高在通信拒止區(qū)域的生存能力，同時(shí)最大限度地減少飛機(jī)被探測(cè)到。先進(jìn)的通信方法包括與飛機(jī)之間的信息往來的傳輸時(shí)間非常短，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)能夠通過各種通信媒介在非常寬的波段上接收和傳輸信號(hào)。當(dāng)自我診斷檢測(cè)到飛機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，飛機(jī)應(yīng)該能夠確定最適當(dāng)?shù)男袆?dòng)方案，或繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)或返回安全地帶。

（3）指揮與控制

今天，無人機(jī)至少部分或全部任務(wù)依賴人類的操作。一些平臺(tái)支持大多數(shù)任務(wù)進(jìn)行自主操作，人類飛行員或操控員的職能大多是監(jiān)控性質(zhì)。另一些平臺(tái)主要依靠訓(xùn)練有素的飛行員遠(yuǎn)程操作，自動(dòng)飛行模式只作為后備。這兩種飛行方法都認(rèn)為人類飛行員對(duì)任務(wù)具有最高權(quán)威，盡管他們可能沒有處理緊急情況所需的最佳態(tài)勢(shì)感知和快速反應(yīng)能力。引入故障保護(hù)系統(tǒng)和態(tài)勢(shì)感知設(shè)備，如感知和回避傳感器，以及機(jī)上深度學(xué)習(xí)和人工智能處理器，將使“智能自動(dòng)駕駛儀”比人類更快速、更有效地應(yīng)對(duì)緊急情況，行動(dòng)將更安全更可靠。

美國(guó)空軍目前根據(jù)協(xié)同自動(dòng)多飛機(jī)操作概念評(píng)估此類未來能力，這種概念定義了不斷發(fā)展的技術(shù)——包括多機(jī)控制、忠誠(chéng)僚機(jī)和無人機(jī)蜂群。所有這些技術(shù)都需要自主、合作和加強(qiáng)溝通。

這些“思維機(jī)器”可以與軍用無人機(jī)配合使用，但在商業(yè)領(lǐng)域尚未采用，因?yàn)闆]有程序認(rèn)證這種先進(jìn)慣例符合民用飛行法規(guī)。因此，創(chuàng)新者必須投入有限的資金，實(shí)施有助于提高任務(wù)效率和減少損失的具體職能，但無法改變市場(chǎng)。

（4）性能可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的自主性

無人機(jī)對(duì)有效載荷的尺寸、重量和功耗有限制，航程和航時(shí)有限。這些限制不容忽視，考慮在機(jī)上運(yùn)行深度學(xué)習(xí)算法時(shí)尤其重要。

深度學(xué)習(xí)最近在解決機(jī)器人感知、規(guī)劃、定位和控制等領(lǐng)域的多項(xiàng)任務(wù)方面表現(xiàn)出出色結(jié)果。能夠從實(shí)際環(huán)境中獲得的復(fù)雜數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)的出色能力使得它非常適用于多種自主機(jī)器人應(yīng)用。與此同時(shí)，無人駕駛飛行器目前被廣泛用于若干類民事任務(wù)，從安保、監(jiān)視、災(zāi)害救援到包裹投送或倉(cāng)庫管理。

盡管自主系統(tǒng)擁有先進(jìn)的能力，但在事關(guān)安全的軍事應(yīng)用中部署自主系統(tǒng)仍然具有挑戰(zhàn)性和爭(zhēng)議性?！耙胝嬲行В瑱C(jī)器人必須可信，這仍然是人類面臨的重大挑戰(zhàn)?！眹?guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局“可信自主”項(xiàng)目經(jīng)理桑迪普·內(nèi)馬解釋說。國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局于2016年啟動(dòng)了“可信自主”研究計(jì)劃，旨在網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段建立可信度。

該計(jì)劃探索新概念和新工具，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)賦能的網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)，滿足“可信度功能措施”和安全目標(biāo)，使這些系統(tǒng)更可信。學(xué)習(xí)賦能的網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)被定義為一個(gè)組件，其行為通過“學(xué)習(xí)過程”獲取和更新的“背景知識(shí)”驅(qū)動(dòng)，同時(shí)在動(dòng)態(tài)和非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中運(yùn)行。內(nèi)馬認(rèn)為，測(cè)試整個(gè)生命過程中不斷發(fā)展的自主系統(tǒng)正成為該計(jì)劃的主要目標(biāo)。內(nèi)馬解釋說：“從歷史上看，開發(fā)中嚴(yán)格遵循安全標(biāo)準(zhǔn)，通過設(shè)計(jì)過程我們已經(jīng)接近可靠性，并通過系統(tǒng)測(cè)試證明了合規(guī)性。”這些標(biāo)準(zhǔn)的制定主要用于人在環(huán)路中系統(tǒng)的可預(yù)測(cè)過程，并沒有擴(kuò)展到自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)。該計(jì)劃將優(yōu)先解決與軍事相關(guān)的自主飛行器問題，最終也將用于商業(yè)上。

編隊(duì)、中隊(duì)和蜂群

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，隨著機(jī)器智能化和自主化，人—機(jī)和機(jī)—機(jī)組合將成為軍事行動(dòng)常態(tài)，軍方規(guī)劃人員在其預(yù)測(cè)、研究和開發(fā)路線圖中已經(jīng)談到了這一趨勢(shì)。

機(jī)器人平臺(tái)已經(jīng)在特定任務(wù)上進(jìn)行了編隊(duì)合作，比如室內(nèi)監(jiān)控，成群結(jié)隊(duì)的地面車輛和空中機(jī)器人圍繞一個(gè)共同目標(biāo)合作，以最快、最少設(shè)備和時(shí)間掃描室內(nèi)空間。在某些搜救行動(dòng)中也開始出現(xiàn)類似合作。這些應(yīng)用突顯效率，主要適用于軍事、國(guó)土安全和民用方面的安保、情報(bào)收集、監(jiān)視和偵察任務(wù)。

多旋翼無人機(jī)在能耗方面效率不高，其航時(shí)通常以分鐘計(jì)算。當(dāng)需要持久性時(shí)，蜂群操作可以依靠現(xiàn)場(chǎng)快速充電，其形式是分散在該區(qū)域的自主快速充電墊或?qū)诱尽Ｉ虡I(yè)上已經(jīng)出現(xiàn)這類產(chǎn)品，例如，德國(guó)的skysense公司、愛沙尼亞Eli機(jī)載解決方案公司和以色列的Airobotics公司。

除了可以依靠太陽能電池板的充電墊外，這些公司還提供“無人機(jī)站”或帶有充電墊和掩體的對(duì)接站，使無人機(jī)能夠在任何天氣條件下保持高度良好戰(zhàn)備狀態(tài)。最近在測(cè)試中展示了另一種概念：D-NEST，該概念由以色列SafeNet公司開發(fā)。D-NEST是一種快速部署的著陸墊，配備了維持無人機(jī)在城鄉(xiāng)地區(qū)持續(xù)活動(dòng)所必需的定位、通信和充電元件。該系統(tǒng)可折疊，單人攜帶，可以在幾分鐘內(nèi)部署在平坦表面或屋頂上，能夠自主支持任何兼容無人機(jī)，士兵因此不必為服務(wù)這些無人機(jī)離開安全地點(diǎn)。這種系統(tǒng)非常適合在城市戰(zhàn)區(qū)使用，部隊(duì)需要無人機(jī)持續(xù)支援，而經(jīng)常將無人機(jī)操控員暴露在開放區(qū)域。

美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)正在探索的另一個(gè)概念是部署一支機(jī)器人部隊(duì)，作為排級(jí)部隊(duì)的有機(jī)元素。國(guó)防科學(xué)委員會(huì)2016年編寫的《自主研究》建議，這種無人機(jī)“中隊(duì)”將由10至40架不同類型的飛機(jī)組成：有的攜帶傳感器（視覺、熱，甚至聲學(xué)），有的具有干擾或通信有效載荷，其他的可以攜帶武器。如果無人機(jī)使用距離指定目標(biāo)較近的電子戰(zhàn)有效載荷，它們能夠靠近敵人部署干擾器、欺騙發(fā)射機(jī)和數(shù)字射頻存儲(chǔ)收發(fā)器，成為強(qiáng)大的電子攻擊武器。

這些部隊(duì)將利用無人機(jī)自主能力支援本排行動(dòng)，無需依賴控制無人機(jī)的專業(yè)操作人員。操作員將使用標(biāo)準(zhǔn)平板電腦或智能手機(jī)等設(shè)備，或通過手勢(shì)或語音命令與無人機(jī)進(jìn)行交互。無人機(jī)將共享藍(lán)軍跟蹤網(wǎng)絡(luò)，保持戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知，執(zhí)行例行監(jiān)視和觀察，向可能受到威脅的小隊(duì)發(fā)出突發(fā)警報(bào)。此外，作戰(zhàn)人員可獲得相關(guān)視頻或要求提供某些服務(wù)?？梢悦顢y帶武器的無人機(jī)在人的監(jiān)督下攻擊目標(biāo)。對(duì)于所有剩余任務(wù)，它們都將自主完成，可能不會(huì)與操控人員或彼此保持經(jīng)常通聯(lián)，因此它們可以在通信受到干擾或間歇中斷的情況下工作。

這種中隊(duì)將在任務(wù)開始時(shí)啟動(dòng)，并將持續(xù)在上空飛行直到任務(wù)完成，因此，這種飛機(jī)應(yīng)該能夠在頭頂上空徘徊飛行長(zhǎng)達(dá)12個(gè)小時(shí)。實(shí)際上，當(dāng)能量不足的無人機(jī)返回補(bǔ)充燃料時(shí)，個(gè)別無人機(jī)可以被新無人機(jī)取代。這種方法實(shí)際上可以無限期地保持對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)持久監(jiān)視。根據(jù)報(bào)告，三人地面機(jī)組人員足以完成發(fā)射、回收、加油和重新為無人機(jī)掛載武器。無人機(jī)可以單獨(dú)行動(dòng)，也可以作為合體編隊(duì)即“蜂群”行動(dòng)。報(bào)告強(qiáng)調(diào)，蜂群應(yīng)該無處不在，能夠立即作出反應(yīng)，通常不會(huì)像召集空中支援那樣產(chǎn)生延誤。事實(shí)上，隊(duì)員們可能知道威脅的第一時(shí)間就是無人機(jī)提醒他們注意威脅存在并請(qǐng)求交戰(zhàn)的時(shí)候。其他類型的行動(dòng)，如干擾或欺騙敵人通信，可以完全自動(dòng)化。無人機(jī)系統(tǒng)自主支持將對(duì)情報(bào)偵察監(jiān)視、電子戰(zhàn)和打擊需求立即提供響應(yīng)。除了這些核心功能外，異構(gòu)自主無人機(jī)還可以通過提供藍(lán)軍通信、定位導(dǎo)航授時(shí)和藍(lán)軍跟蹤，進(jìn)一步提高部隊(duì)作戰(zhàn)效率。異構(gòu)自主無人機(jī)系統(tǒng)中隊(duì)能夠在沒有可靠通信的情況下執(zhí)行任務(wù)，這能夠?qū)崿F(xiàn)在拒止環(huán)境或隱身需要通信靜默的情況下完成任務(wù)。無人機(jī)群能夠維持彈性的指揮和控制網(wǎng)絡(luò)，這是通過使用臨時(shí)延遲和中斷容忍網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的，該網(wǎng)絡(luò)能夠使每架無人機(jī)在端到端連接不可用時(shí)與本地的同等方和用戶群體合作，使用本地臨時(shí)通信鏈進(jìn)行異步協(xié)調(diào)。這種服務(wù)還將在異步、臨時(shí)和分散的過程中共享通用作戰(zhàn)圖，實(shí)現(xiàn)傳感器融合和延遲容忍信息交換。

如果從中心基地或艦船發(fā)射和回收，10～40架中型異質(zhì)自主的無人機(jī)可為在大片區(qū)域行動(dòng)的小型部隊(duì)提供持久掩護(hù)。無人機(jī)中隊(duì)可為前線巡邏部隊(duì)提供服務(wù)，或者部署在前線哨所，通過接受前線用戶的任務(wù)并直接向前線用戶提供服務(wù)，其速度是載人駕駛飛機(jī)無法達(dá)到的。

使用大量無人機(jī)的應(yīng)用利用蜂群相對(duì)傳統(tǒng)對(duì)手提供的壓倒性優(yōu)勢(shì)。雖然人們常常認(rèn)為蜂群只是機(jī)器人的大集合，但事實(shí)上，蜂群技術(shù)具有五個(gè)決定性特征：數(shù)量、個(gè)體復(fù)雜性、集體復(fù)雜性、異質(zhì)性和人—群互動(dòng)。

蜂群可以使用許多相同無人機(jī)（同質(zhì)群）或不同類型飛行器（異質(zhì)無人機(jī)群），其中個(gè)體機(jī)器人執(zhí)行不同的角色——探路者、傳感器、通信器、引導(dǎo)者和打擊者。在異質(zhì)蜂群中，每個(gè)成員都具有基本智能和協(xié)作能力，有一套標(biāo)準(zhǔn)的技能或特定的技能，發(fā)揮不同的作用。

蜂群由自主運(yùn)行的的微型機(jī)器人組成，任務(wù)由某些無人機(jī)領(lǐng)導(dǎo)或在人的監(jiān)督下進(jìn)行。發(fā)射這種無人機(jī)群充滿挑戰(zhàn)，需要特別的后勤準(zhǔn)備——使用機(jī)載布散器、貨物彈藥、面發(fā)射器、地下或海底發(fā)射器發(fā)射管。一旦無人機(jī)升空，鑒于飛機(jī)上的能量有限，它們應(yīng)盡可能迅速和有效地執(zhí)行任務(wù)。利用蜂群根據(jù)行動(dòng)計(jì)劃執(zhí)行任務(wù)充滿重大挑戰(zhàn)，美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局、武裝部隊(duì)、研究和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)目前正利用一系列“蜂群挑戰(zhàn)”演習(xí)進(jìn)行探討。

更智能、更致命

今天，軍方在許多方面使用無人機(jī)，主要用于情報(bào)、監(jiān)視和偵察，支持從戰(zhàn)略到戰(zhàn)術(shù)層面的所有梯次部隊(duì)。無人機(jī)還用于執(zhí)行打擊任務(wù)，特別是針對(duì)時(shí)間敏感目標(biāo)，這些攜帶監(jiān)視和通信設(shè)備持續(xù)飛行平臺(tái)，同時(shí)配備打擊武器，提供了一種在最短時(shí)間內(nèi)發(fā)動(dòng)攻擊的手段。這些能力使作戰(zhàn)部隊(duì)或從事秘密行動(dòng)的機(jī)構(gòu)能夠在高價(jià)值目標(biāo)消失前實(shí)施迅速打擊。

無人機(jī)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

無人機(jī)行動(dòng)面臨的挑戰(zhàn)

目前，無人機(jī)通常是在低強(qiáng)度戰(zhàn)爭(zhēng)中遂行任務(wù)，針對(duì)的是沖突地區(qū)的叛亂分子或處于防御薄弱的領(lǐng)空，無人機(jī)可以依靠來自全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)獲取的位置、導(dǎo)航和定時(shí)、先進(jìn)的通信和衛(wèi)星鏈接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

直到最近，這類行動(dòng)主要發(fā)生在沒有爭(zhēng)議的空域，對(duì)手沒有辦法在最低高度以上威脅無人機(jī)系統(tǒng)。這種情況正在迅速改變，隨著電子戰(zhàn)能力的擴(kuò)散，損害了無人機(jī)的導(dǎo)航定位和通信能力，以及便攜式防空導(dǎo)彈和防空火炮，它們可以瞄準(zhǔn)中低空大型無人機(jī)。當(dāng)無人機(jī)在高強(qiáng)度戰(zhàn)爭(zhēng)中執(zhí)行任務(wù)時(shí)，這些威脅將變得更加嚴(yán)重。大型無人機(jī)也容易受到防空火力的影響。因此，在敵對(duì)區(qū)成功遂行行動(dòng)需要操作人員獲得行動(dòng)自由——保持空中和頻譜優(yōu)勢(shì)，并可以進(jìn)入鄰國(guó)行動(dòng)基地。為實(shí)現(xiàn)無人機(jī)在當(dāng)前和未來的沖突中高效運(yùn)行，必須轉(zhuǎn)變無人機(jī)能力，應(yīng)對(duì)反進(jìn)入和拒止戰(zhàn)場(chǎng)。

近期的解決方案是為大中型無人機(jī)配備自主對(duì)抗系統(tǒng)，包括干擾器、電子戰(zhàn)系統(tǒng)以及曳光彈和定向激光等對(duì)抗措施。近年來，幾家制造商已經(jīng)配備這類系統(tǒng)，比如艾爾比特系統(tǒng)公司的Elisra無人機(jī)的“輕型長(zhǎng)矛”吊艙。“輕型長(zhǎng)矛”吊艙形成一個(gè)自主和完整的電子攻擊和自我保護(hù)系統(tǒng)，加載在無人機(jī)的機(jī)翼支架上。配備了這類系統(tǒng)的無人機(jī)，提升了在高敵對(duì)環(huán)境中準(zhǔn)確收集情報(bào)的能力，提高了其抵御嚴(yán)重威脅的生存能力。

該系統(tǒng)基于并行工作的多個(gè)數(shù)字射頻存儲(chǔ)器干擾信道，可以覆蓋更寬的頻譜范圍。低尺寸、重量和功耗使其非常適合在惡劣環(huán)境中使用的無人機(jī)平臺(tái)。

無人機(jī)和第三次抵消戰(zhàn)略

這種轉(zhuǎn)變很可能導(dǎo)致更廣泛更深入地采用無人系統(tǒng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出今天的遠(yuǎn)程監(jiān)督、自動(dòng)化制導(dǎo)和控制功能。新的能力將幫助、補(bǔ)充和取代對(duì)人類太危險(xiǎn)而不能實(shí)施的有人行動(dòng)。整合大量無人系統(tǒng)也將引入前所未有的作戰(zhàn)概念，這將挑戰(zhàn)和抵消當(dāng)前或未來的軍事能力。

這些無人機(jī)在大部分任務(wù)中能夠在沒有人的互動(dòng)或監(jiān)督的情況下運(yùn)行，在整個(gè)任務(wù)期間保持靜默。許多無人機(jī)將能夠作為蜂群同時(shí)運(yùn)行——數(shù)十，甚至數(shù)百個(gè)個(gè)體平臺(tái)，同步為一個(gè)群體，每個(gè)平臺(tái)都在為完成共同任務(wù)做不同方面的工作。利用這樣的作戰(zhàn)概念，無人機(jī)群將能夠消滅敵人的關(guān)鍵和最脆弱的節(jié)點(diǎn)，如預(yù)警雷達(dá)、先進(jìn)的地對(duì)空導(dǎo)彈或指揮和控制元素，用消耗性的微型無人機(jī)擊垮這些目標(biāo)。

作戰(zhàn)挑戰(zhàn)

隨著先進(jìn)電子戰(zhàn)技術(shù)、通信干擾和反無人機(jī)能力的引入，過去幾十年無人機(jī)行動(dòng)所特有的行動(dòng)自由正在迅速減少。1990年代和2000年代初率先使用無人機(jī)的空軍已經(jīng)經(jīng)歷了敵人對(duì)非保護(hù)數(shù)據(jù)鏈接的利用，導(dǎo)致作戰(zhàn)任務(wù)失敗和人員損失。

軍事規(guī)劃人員認(rèn)為，目前的無人系統(tǒng)將無法執(zhí)行它們現(xiàn)在在毫無爭(zhēng)議的環(huán)境中執(zhí)行的任務(wù)。因此，需要對(duì)當(dāng)前無人機(jī)進(jìn)行重大改進(jìn)，為其在反進(jìn)入和區(qū)域拒止環(huán)境中行動(dòng)做好準(zhǔn)備。這種變化歸因于三個(gè)主要領(lǐng)域：集成受保護(hù)、更堅(jiān)固的導(dǎo)航輔助設(shè)備、強(qiáng)化的數(shù)據(jù)鏈和更智能的自動(dòng)駕駛儀將為無人機(jī)在爭(zhēng)議空域中的行動(dòng)做好準(zhǔn)備，但這不會(huì)幫助其在敵人先進(jìn)的地對(duì)空導(dǎo)彈和敵對(duì)戰(zhàn)斗機(jī)等反進(jìn)入環(huán)境中生存。

為能夠在高威環(huán)境中生存和發(fā)揮作用，無人機(jī)必須轉(zhuǎn)變。它們必須隱身，更加自主，并且可以從防區(qū)外行動(dòng)，或者可作為消耗或冗余系統(tǒng)。以下是一些認(rèn)為能夠促成未來無人機(jī)能夠在反進(jìn)入/拒止環(huán)境中生存和成功完成任務(wù)的一些改進(jìn)：

·隱身性

為了能夠在拒止領(lǐng)空下生存，空中平臺(tái)必須保持最低的雷達(dá)、熱學(xué)和電子特征。無人平臺(tái)由于不受到人類生命支持的限制，它們的塑形和設(shè)計(jì)可以盡量減少所有這些領(lǐng)域的特征。例如，半隱形無人機(jī)可以保持最小化特征的飛行路徑，逃避遠(yuǎn)距離探測(cè)。自主維持任務(wù)控制利用低截獲概率通信，實(shí)現(xiàn)有限的數(shù)據(jù)鏈活動(dòng)。

·生存性

使用電子對(duì)抗進(jìn)行自我保護(hù)，無人機(jī)可以使用相對(duì)低功耗的電子對(duì)抗措施抑制自身特征。無人機(jī)可以使用自主運(yùn)行和強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)對(duì)抗對(duì)手對(duì)航空電子設(shè)備和任務(wù)系統(tǒng)的攻擊。

·防區(qū)外

在線性戰(zhàn)場(chǎng)，遂行遠(yuǎn)程感知的能力將使無人機(jī)遠(yuǎn)離地對(duì)空導(dǎo)彈和敵人的攻擊。這種同樣的屬性將使無人機(jī)能夠通過合成孔徑雷達(dá)、海上監(jiān)視和信號(hào)情報(bào)收集協(xié)助完成作戰(zhàn)任務(wù)，同時(shí)與敵方防空保持安全距離。

·可消耗性

無人機(jī)技術(shù)作為未來運(yùn)輸、商業(yè)應(yīng)用和大眾娛樂玩具平臺(tái)，變得越來越便宜，隨著平臺(tái)、航空電子設(shè)備、傳感器、處理器和能量源變得更加強(qiáng)大而更加強(qiáng)大，隨著智能化新算法提供復(fù)雜功能而更加智能。隨著技術(shù)成本降低，無人機(jī)將成為消耗性產(chǎn)品，發(fā)揮智能和自主“空中盤旋武器”的作用，擾亂或摧毀敵方主要目標(biāo)。這類武器今天已經(jīng)少量地投入使用，主要應(yīng)用在人類控制或監(jiān)督的任務(wù)中。

單兵攜行傳感器

為在戰(zhàn)術(shù)層發(fā)揮出色使用，微型無人機(jī)多設(shè)計(jì)為堅(jiān)固耐用，士兵即使在壓力情形下也能進(jìn)行簡(jiǎn)單直觀的操作，在這種情況下，自主性最具價(jià)值。這意味著快速啟動(dòng)、校準(zhǔn)、位置設(shè)置和通信配對(duì)，使無人機(jī)盡快上線。

美國(guó)陸軍計(jì)劃在2018年之前為單兵配備基于無人機(jī)的單兵自主傳感器，并正在評(píng)估此類應(yīng)用的不同解決方案。要求包括重量150g，飛行時(shí)間15min，耐風(fēng)度達(dá)到15kn。陸軍使用了FLIR Systems公司的PD100“黑大黃蜂”無人機(jī)，其他新型納米無人機(jī)包括航宇環(huán)境公司的“狙擊手”和PSI公司“快眼系統(tǒng)”的一種小型可折疊無人機(jī)。

多旋翼革命成為一種顛覆性能力，這源于2010年為愛好者開發(fā)的玩具技術(shù)。如今的商用無人機(jī)技術(shù)與傳感器、圖像處理和通信能力相結(jié)合，超過了國(guó)防工業(yè)技術(shù)的投資和能力。自主性作為所有這些商業(yè)系統(tǒng)中一個(gè)關(guān)鍵因素，對(duì)于軍用無人機(jī)執(zhí)行長(zhǎng)航時(shí)任務(wù)、擁有更好的通信，智能化執(zhí)行任務(wù)也很重要——所有這些都以可承受的成本實(shí)現(xiàn)。

盡管投入巨大，期望很高，但最先進(jìn)的自主飛行模式并不是軍用無人機(jī)，而是為娛樂攝像設(shè)計(jì)的微型無人機(jī)。例如，大疆公司制造的最新無人機(jī)已經(jīng)包括基于深度學(xué)習(xí)人工智能自主避障，使無人機(jī)能夠在樹林、海浪或城市地形等混亂環(huán)境飛行時(shí)，跟蹤地面移動(dòng)目標(biāo)時(shí)，安全地跟蹤目標(biāo)、物體（或操作員）。這種跟蹤可以使用標(biāo)簽、物體或人臉識(shí)別，為軍用和安保應(yīng)用提供強(qiáng)大的選擇。使用“火花”納米無人機(jī)時(shí)，設(shè)計(jì)人員可以通過直觀的飛行控制手勢(shì)對(duì)飛行器編程并與其互動(dòng)，或者使用虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡直接從無人機(jī)的相機(jī)上查看任務(wù)。這些能力比軍事和安保行動(dòng)中使用的能力先進(jìn)得多。

能夠更好地測(cè)量深度和運(yùn)動(dòng)的下一波攝像機(jī)已經(jīng)出現(xiàn)。量宏科技（InVisage）公司使用量子薄膜技術(shù)（QuantumFilm technology）的940nm“火花”4K系列近紅外攝像機(jī)現(xiàn)在可用于智能手機(jī)和無人機(jī)。量子薄膜技術(shù)提供了標(biāo)準(zhǔn)CMOS傳感器的替代方案，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)，可進(jìn)行深度檢測(cè)、3D映射和手勢(shì)跟蹤。

“火花”相機(jī)的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)是其處理速度?！耙?0m/s的高速飛行實(shí)現(xiàn)自主運(yùn)行，無人機(jī)和其他無人飛行器至少需要半秒識(shí)別出即將出現(xiàn)的障礙物，另需要半秒時(shí)間改變軌跡或減速，以回避障礙物。這意味著20m準(zhǔn)確測(cè)距至關(guān)重要”，量宏科技公司總裁兼首席執(zhí)行官杰斯·李表示。雖然超聲波傳感器有效距離是5米范圍，但基于“火花”的微型激光雷達(dá)的有效距離達(dá)20m。根據(jù)量宏科技公司報(bào)告，隨著性能提高，很快能夠達(dá)到100m以上。