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目前人是自然界的“精靈”，是最為合理的自主智能綜合體。無人機的設(shè)計理念應(yīng)遵循人體結(jié)構(gòu)和人思維/行為邏輯的關(guān)系，復(fù)雜性管理的策略和方針應(yīng)是 “分而治之”(divideandrule)[4]。人的智能處理是分層次的，對外界的信息處理和響應(yīng)分優(yōu)先級，生死問題優(yōu)先處理，提高和改善生活質(zhì)量和環(huán)境次之，不同的條件下，生死問題處理方法也不一樣。因此, 無人機作為人使用的工具，其智能處理也應(yīng)分層次和等級[1,5]，有優(yōu)先級。建議以優(yōu)先級為原則將無人機智能等級分3個等級(層級)(圖5)。 

第一等級是無人機個體安全飛行等級，定義為“高可靠活著”：能夠安全飛行，高度、速度和姿態(tài)等狀態(tài)是安全的；有防撞能力，能自主安全地規(guī)避靜止和動的物體；空中加受油能力，確保有飛行能量；故障重構(gòu)和自修復(fù)能力；特情安全著陸能力。

第二等級是完成小組特定的工作，定義為“高品質(zhì)的工作”：能夠?qū)崿F(xiàn)四維導(dǎo)航，實現(xiàn)態(tài)勢感知與認知；能夠?qū)崿F(xiàn)路徑規(guī)劃與重規(guī)劃；任務(wù)規(guī)劃與重規(guī)劃；無意識信息的認知。

第三等級是實現(xiàn)機群協(xié)同任務(wù)，定義為“為集體使命高效工作”：編隊飛行；有人/無人協(xié)同作戰(zhàn)；群體感知與態(tài)勢共享；集群聯(lián)合作戰(zhàn)。

總之，為能實現(xiàn)上面3個等級的自主智能控制，“創(chuàng)造”出完整與完善的無人機, 應(yīng)遵循下面的“創(chuàng)造”原則：在保證自主與智能的前提下，應(yīng)借助其他手段和傳感器充分獲取和利用一切可用的信息，這樣可起到事半功倍的效果和作用，強調(diào)自主與智能必需確保底線。為實現(xiàn)這一原則，無人機必需具有3個信息環(huán)：自主信息環(huán)、非自主(外來輔助)信息環(huán)、權(quán)限信息環(huán)(高智能還應(yīng)有無意識信息環(huán))；信息的獲取、處理與應(yīng)用以及任務(wù)決策必須保證自主完成，這需要構(gòu)造“代理機構(gòu)”來實現(xiàn)，至少有兩個“代理”，一是在地面上的“代理”, 完成人的指令構(gòu)造與分發(fā)，二是在飛機上的“代理”，實現(xiàn)完善的自主智能管控，其作用最為關(guān)鍵，是核心功能“構(gòu)件”，沒有此“代理”，無人機就無法實現(xiàn)真正的自主智能使命。圖6示出了無人機信息流與結(jié)構(gòu)。 

無人機在自然界能作為一完整獨立的個體，它應(yīng)融入自然界中，它應(yīng)與自然界、作為其主人的人和對手有密切的關(guān)聯(lián)，否則難以達到自主智能的高境界，無人機本體與自然和人以及代理同時有關(guān)系才能實現(xiàn)“真正”的自主與智能功能。圖7示出了“真正”無人 機的“社會”關(guān)系。 

4、無人機自主智能控制實現(xiàn)方法

正如人一樣，世界上任何有“生命”的事物構(gòu)成都是一樣的，由載體(人為肉體)和功能靈魂兩部分組成的，因此，無人機自主智能控制系統(tǒng)也不例外，是由硬 件載體和載體所承載的功能靈魂(信息獲取與行為決策、控制律與控制邏輯等)組成(見圖8系統(tǒng)基本構(gòu)成)。需要指出的是：硬件載體和功能靈魂是相互作用的，不同的載體承載不同的功能靈魂，高智能的靈魂需要高性能的載體，兩者是相輔相成的，“創(chuàng)造”無人機自主智能控制系統(tǒng)時必須對二者同時考慮，二者必須相 協(xié)調(diào)。 

為能實現(xiàn)無人機自主智能控制，需要載體能擴充、功能能擴展、智能水平可提升、故障重構(gòu)和自修復(fù)能力可完善，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)采用分布式系統(tǒng)，信息感知與獲取的傳感器(部件)、信息處理分析與決策計算單元、指令執(zhí)行部件采用相對獨立，并分布式配置，這里分布式配置有兩個含義，其一是硬件載體分布配置(圖9(a))，二是功能控制也是分布的，有主控制中心，也有副控制中心，還有輔助控制(圖9(b))[4,6]。相對來說，分布式載體構(gòu)成與實現(xiàn)容易些，但對于自主智能的功能靈魂，要實現(xiàn)3層10級的自主智能等級要求，其邏輯與信息架構(gòu)的“創(chuàng)造”難度是非常之大，經(jīng)分析研究，可行的邏輯與信息架構(gòu)如圖10所示的四環(huán)結(jié)構(gòu)，第一、第二個環(huán)完成第一層級的自主智能控制，實現(xiàn)“高可靠活著”；

第一、第二和第三個環(huán)完成第二層級的自主智能控制，實現(xiàn)“高品質(zhì)的工作”；第一、二、三、四環(huán)完成第三層級的自主智能控制。  實現(xiàn)“為集體使命高效工作”。上面的自主智能控制的框架結(jié)構(gòu)基于“分而治之”的策略，先分層次，然后每個層級采用不同智能決策策略，簡化系統(tǒng)的復(fù)雜度。

5、討論與結(jié)論

本文作者在多年的研究基礎(chǔ)上，對無人機的定義和內(nèi)涵進行重新梳理，分析闡述了無人機的自主與智能控制的關(guān)系，初步形成了無人機自主智能控制實現(xiàn) 的基本理念和思路，構(gòu)建了自主智能控制系統(tǒng)工程實現(xiàn)的架構(gòu)，部分結(jié)果已在實際飛機控制系統(tǒng)中采用，這只是起步工作；雖然自主智能控制已有多年的研究歷史，但研究深度遠遠不夠，大多停留在理論層面上，工程應(yīng)用層面上還處于萌芽狀態(tài)，急需對具體的自主智能的信息感知方法、智能決策策略與實現(xiàn)方法(算法)進行深入研究。

參考文獻

1、Weatherington D. Unmanned Aircraft Systems Roadmap 2005–2030. US Department of Defense Report, 2005

2、International Civil Aviation Organization. Unmanned Aircraft Systems (UAS). ICAO Report, 20113、Long L N, Hanford S D. Evaluating cognitive achitectures for intelligent and autonomous unmanned vehicles. Technical Report. 2007 AAAI Workshop, University Park4、Advisory Group for Aerospace Research & Development. Integrated Vehicle Management Systems. AGARD Advisory Report 343, AGARDAR-343, 19865、Gertler J. U.S. Unmanned Aerial Systems. Congressional Research Service Reports, 20146、Barnwell W G. Distributed actuation and sensing on an uninhabited aerial vehicle. Dissertation of Masteral Degree. Raleigh: North Carolina State University, 2003