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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。無人機的設計理念應遵循人體結構和人思維/行為邏輯的關系，復雜性管理的策略和方針應是 “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分優先級，生死問題優先處理，提高和改善生活質量和環境次之，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，其智能處理也應分層次和等級[1,5]，有優先級。建議以優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、速度和姿態等狀態是安全的；有防撞能力，能自主安全地規避靜止和動的物體；空中加受油能力，確保有飛行能量；故障重構和自修復能力；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“高品質的工作”：能夠實現四維導航，實現態勢感知與認知；能夠實現路徑規劃與重規劃；任務規劃與重規劃；無意識信息的認知。
第三等級是實現機群協同任務，定義為“為集體使命高效工作”：編隊飛行；有人/無人協同作戰；群體感知與態勢共享；集群聯合作戰。
總之，為能實現上面3個等級的自主智能控制，“創造”出完整與完善的無人機, 應遵循下面的“創造”原則：在保證自主與智能的前提下，應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，強調自主與智能必需確保底線。為實現這一原則，無人機必需具有3個信息環：自主信息環、非自主(外來輔助)信息環、權限信息環(高智能還應有無意識信息環)；信息的獲取、處理與應用以及任務決策必須保證自主完成，這需要構造“代理機構”來實現，至少有兩個“代理”，一是在地面上的“代理”, 完成人的指令構造與分發，二是在飛機上的“代理”，實現完善的自主智能管控，其作用最為關鍵，是核心功能“構件”，沒有此“代理”，無人機就無法實現真正的自主智能使命。圖6示出了無人機信息流與結構。
無人機在自然界能作為一完整獨立的個體，它應融入自然界中，它應與自然界、作為其主人的人和對手有密切的關聯，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系才能實現“真正”的自主與智能功能。圖7示出了“真正”無人 機的“社會”關系。
4、無人機自主智能控制實現方法
正如人一樣，世界上任何有“生命”的事物構成都是一樣的，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系統基本構成)。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，“創造”無人機自主智能控制系統時必須對二者同時考慮，二者必須相 協調。
為能實現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、故障重構和自修復能力可完善，系統結構應采用分布式系統，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，分布式載體構成與實現容易些，但對于自主智能的功能靈魂，要實現3層10級的自主智能等級要求，其邏輯與信息架構的“創造”難度是非常之大，經分析研究，可行的邏輯與信息架構如圖10所示的四環結構，第一、第二個環完成第一層級的自主智能控制，實現“高可靠活著”；
第一、第二和第三個環完成第二層級的自主智能控制，實現“高品質的工作”；第一、二、三、四環完成第三層級的自主智能控制。 實現“為集體使命高效工作”。上面的自主智能控制的框架結構基于“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，簡化系統的復雜度。
5、討論與結論
本文作者在多年的研究基礎上，對無人機的定義和內涵進行重新梳理，分析闡述了無人機的自主與智能控制的關系，初步形成了無人機自主智能控制實現 的基本理念和思路，構建了自主智能控制系統工程實現的架構，部分結果已在實際飛機控制系統中采用，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，工程應用層面上還處于萌芽狀態，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
