鄭博文，毛保全，鐘孟春，楊雨迎

（陸軍裝甲兵學(xué)院，北京 100072）

0 引言

隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，未來戰(zhàn)爭(zhēng)的形式也隨之發(fā)生著巨大的變化，其主要特點(diǎn)就是盡量減少作戰(zhàn)人員直接介入高風(fēng)險(xiǎn)戰(zhàn)斗，提高武器系統(tǒng)的快速反應(yīng)能力和實(shí)際戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中的貢獻(xiàn)程度。因此，智能武器系統(tǒng)引起了國(guó)內(nèi)外軍事強(qiáng)國(guó)的廣泛關(guān)注，成為高新技術(shù)武器裝備發(fā)展的新方向，特別是阿富汗、伊拉克、敘利亞等近幾次戰(zhàn)爭(zhēng)表明，裝甲部隊(duì)已經(jīng)越來越多地參與到城市作戰(zhàn)當(dāng)中，發(fā)展智能武器站成為陸軍城市作戰(zhàn)的迫切需求。目前，在國(guó)外無人地面作戰(zhàn)平臺(tái)上已經(jīng)可以看到智能武器站的身影，國(guó)內(nèi)雖然開始展開對(duì)智能武器站的相關(guān)研究工作，但至今沒有成型產(chǎn)品。本文將以國(guó)外典型智能武器站為主進(jìn)行分析。

1 智能武器站基本概念及內(nèi)涵

武器站［1］（Weapon Station）：指不同武器與觀瞄、控制等不同功能模塊的組合配置。其中，站（Station）強(qiáng)調(diào)的是具有獨(dú)立功能的平臺(tái)（可更換、提供環(huán)境）。武器站按照作戰(zhàn)模式可分為反直升機(jī)武器站、反狙擊手武器站、護(hù)航軍艦武器站、城市作戰(zhàn)專用武器站等。根據(jù)系統(tǒng)控制方式又可分為遙控式武器站、半自主式武器站和自主式武器站。其中，半自主式的控制系統(tǒng)是指具備一定的傳感器數(shù)據(jù)處理能力，生成感知模型能力，或獨(dú)立于有人遙控為主實(shí)現(xiàn)部分功能的低水平自主控制，最終指令的啟動(dòng)和停止均由操作員來控制；自主式的系統(tǒng)控制是指系統(tǒng)的感知、決策、協(xié)同和移動(dòng)性的有機(jī)結(jié)合，無需人為干預(yù)，根據(jù)非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中的特定控制策略自我決策并連續(xù)執(zhí)行一系列控制功能以實(shí)現(xiàn)預(yù)定目標(biāo)的能力［2］。這種能力產(chǎn)生要經(jīng)歷兩個(gè)過程：首先，從感覺到記憶再到思維的過程，稱之為“智慧”。其次，智慧的結(jié)果產(chǎn)生了行為和語(yǔ)言，稱之為“能力”，兩者合成為“智能”［3］。

因此，可以理解，半自主式和自主式這種具有一定自主能力的武器站為智能武器站，國(guó)外也稱之為無人戰(zhàn)車火力打擊系統(tǒng)、無人平臺(tái)火力打擊模塊等。對(duì)此，將智能武器站定義為具有自主行為能力進(jìn)行獨(dú)立搜索、識(shí)別并攻擊目標(biāo)的可安裝在多種軍用平臺(tái)上的相對(duì)獨(dú)立的模塊化武器系統(tǒng)。其內(nèi)涵體現(xiàn)在自主性，是在無人干預(yù)或人在環(huán)遙控為主的情況下，機(jī)器利用傳感器和計(jì)算機(jī)程序與環(huán)境交互，完成預(yù)期任務(wù)的能力，具有感知和預(yù)判能力、記憶和思維能力、學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力以及行為決策能力等特點(diǎn)［4］。

2 國(guó)外智能武器站發(fā)展現(xiàn)狀

智能武器站的發(fā)展，伴隨自主化水平的不斷提高和自主化程度的不斷深化，它在構(gòu)成上不斷融入大量先進(jìn)的、精密的、復(fù)雜的信息化設(shè)備，在技術(shù)上應(yīng)用了人工智能的敵我識(shí)別、跟蹤瞄準(zhǔn)、信息聯(lián)通、精確打擊、毀傷評(píng)估等先進(jìn)技術(shù)，這些特征是遙控武器站所不具備的，特別是人工智能水平的不斷提升與更迭，智能武器站的發(fā)展也隨之發(fā)生著進(jìn)化與改變。

2.1 自主水平的標(biāo)度

文獻(xiàn)［5］美國(guó)陸軍未來作戰(zhàn)系統(tǒng)（FCS）對(duì)于智能武器系統(tǒng)自主水平的標(biāo)度作出了說明，如表1 所示。國(guó)外學(xué)者如謝里丹和維普蘭克也從10 個(gè)層面更全面地描述了人機(jī)交互，如表2 所示。

表1 美國(guó)陸軍未來作戰(zhàn)系統(tǒng)（FCS）自主水平標(biāo)度

表2 自主水平等級(jí)（謝里丹和維普蘭克，1978 年［6］）

2.2 半自主式智能武器站發(fā)展現(xiàn)狀

目前，半自主式智能武器站技術(shù)是各國(guó)大力發(fā)展的主要方向，已初步具備一定的作戰(zhàn)能力和使用功能：一是可以執(zhí)行多種類型的戰(zhàn)術(shù)任務(wù)，主要包括偵察、跟蹤、打擊、通信等；二是在已有成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行加裝改制增強(qiáng)作戰(zhàn)效能；三是可作為一種載體用于多種核心技術(shù)的試驗(yàn)；四是戰(zhàn)場(chǎng)機(jī)動(dòng)能力和戰(zhàn)場(chǎng)生存能力較強(qiáng)；五是易與無人作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)相連接，構(gòu)成基本的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能單元。按美國(guó)陸軍未來作戰(zhàn)系統(tǒng)（FCS）作出的標(biāo)度來看，目前，半自主式智能武器站多處于“認(rèn)可管理模式”的2 級(jí)水平。

1）美國(guó)是最早研制和裝備智能武器站的國(guó)家。其中，典型代表有：“利劍”（Swords）機(jī)器人，應(yīng)用在伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中。其打擊模塊含M249 型5.56 mm 班用自動(dòng)機(jī)槍、M240 型7.62 mm 機(jī)槍和巴雷特M82A1 型12.7 mm 半自動(dòng)步槍，以及40 mm 榴彈發(fā)射器和多發(fā)噴火武器，無線電控制距離達(dá)1 km；“派克波特”（Pack Bot）無人戰(zhàn)車，美82 空降師在阿富汗反恐作戰(zhàn)中，首次使用Pack Bot 無人戰(zhàn)車在山洞搜查中進(jìn)行作戰(zhàn)。

2）俄羅斯以實(shí)戰(zhàn)推動(dòng)智能武器站的快速發(fā)展。2015 年，在敘利亞武裝斗爭(zhēng)中一戰(zhàn)成名的“平臺(tái)-M”、“天王星”系列無人戰(zhàn)車，在強(qiáng)攻伊斯蘭極端勢(shì)力據(jù)點(diǎn)的戰(zhàn)斗中被宣稱是世界上第一場(chǎng)以武器機(jī)器人為主的攻堅(jiān)戰(zhàn)。其火力打擊模塊主要包括視覺系統(tǒng)和武器系統(tǒng)。武器系統(tǒng)配備有機(jī)槍、機(jī)關(guān)炮、反坦克導(dǎo)彈、攻擊隱蔽火力點(diǎn)和輕型裝甲目標(biāo)火箭彈及防空導(dǎo)彈，該系統(tǒng)可自動(dòng)瞄準(zhǔn)，在自動(dòng)和半自動(dòng)控制模式下跟蹤并攻擊目標(biāo)，裝備的光電和雷達(dá)偵查系統(tǒng)可為精確武器提供激光雷達(dá)制導(dǎo)。視覺系統(tǒng)配置一具光電觀瞄裝置，使武器站可以在夜間不借助探測(cè)工具的情況下執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)［7］。

3）德國(guó)創(chuàng)新將智能化導(dǎo)彈應(yīng)用于智能武器站的設(shè)計(jì)。MBDA 公司與Milrem 公司聯(lián)合研制的反坦克無人戰(zhàn)車在2018 年歐洲薩特利防務(wù)展上進(jìn)行了展示。其中無人車任務(wù)載荷的智能武器站達(dá)750 kg，配有1 挺7.62 mm 機(jī)槍，可攜帶2 枚待發(fā)狀態(tài)的MMP 導(dǎo)彈，并配有用于尋獲目標(biāo)的晝/夜傳感器。其中導(dǎo)彈有3 種工作模式，發(fā)射后不管、人在環(huán)控制、車載超視距打擊，光纖數(shù)據(jù)鏈實(shí)現(xiàn)了人在環(huán)的控制模式。

除了上述國(guó)家外，世界其他軍事強(qiáng)國(guó)（如英國(guó)、以色列、法國(guó)等）也在積極開展智能武器站的研制工作，并開始將其裝備地面無人作戰(zhàn)平臺(tái)上，可以說智能武器站的發(fā)展正方興未艾。

2.3 自主式智能武器站發(fā)展現(xiàn)狀

自主式技術(shù)目前還多處于研制實(shí)驗(yàn)階段。目前，美國(guó)是研究自主式智能武器站最早，人力、物力、財(cái)力投入最多的國(guó)家，美國(guó)國(guó)防部國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）主持研制的地面無人作戰(zhàn)系統(tǒng)自主地面戰(zhàn)車（ALV）是研究最前沿和最復(fù)雜的，但還沒有應(yīng)用到地面無人作戰(zhàn)平臺(tái)的實(shí)際裝備。

2.4 智能武器站基本構(gòu)成及功能特點(diǎn)

2.4.1 基本組成

從國(guó)外地面無人火力打擊系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀分析，智能武器站主要由火力及槍塔單元、觀瞄單元、目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別與智能輔助決策單元、信息與控制單元、火力發(fā)控單元、無線數(shù)傳單元和其他設(shè)備等部分組成。

圖1 智能武器站系統(tǒng)組成框圖

1）火力及槍塔單元：主要由武器子系統(tǒng)和槍塔子系統(tǒng)組成，其中武器子系統(tǒng)包括12.7 mm 機(jī)槍（或7.62 mm 機(jī)槍或14.5 mm 機(jī)槍）、35 mm 自動(dòng)榴彈發(fā)射器、76 mm 煙幕彈以及輕量化導(dǎo)彈。槍塔子系統(tǒng)主要包括底座、座圈、托架、搖架、供輸彈裝置、電擊發(fā)裝置和導(dǎo)彈發(fā)射裝置等部分。

2）觀瞄單元：主要由光電探測(cè)器、光電轉(zhuǎn)臺(tái)、控制器組成。其中，光電探測(cè)器包含有可見光探測(cè)器、紅外熱像儀、激光測(cè)距/照射機(jī)；光電轉(zhuǎn)臺(tái)包含有高低- 方位旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、伺服電機(jī)、測(cè)速裝置、測(cè)角裝置；控制器包括有接口板、伺服控制板、伺服驅(qū)動(dòng)板和電源板等部分組成。

3）目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別與智能輔助決策單元：主要由置于信息與處理系統(tǒng)中的高速計(jì)算硬件，以及運(yùn)行于硬件系統(tǒng)之上的目標(biāo)識(shí)別、跟蹤、智能輔助決策等專用算法和軟件組成。其核心是目標(biāo)檢測(cè)、識(shí)別、跟蹤、自學(xué)習(xí)和決策算法，在功能和性能上滿足相關(guān)需求。在作戰(zhàn)任務(wù)中，提供威脅判斷、武器選擇、毀傷評(píng)估等智能決策支撐。

4）信息與控制單元：該單元是智能武器站的信息處理中心，主要完成目標(biāo)智能識(shí)別、圖文疊加處理、智能輔助決策、彈道解算、射擊控制、綜合信息接口及處理功能，由數(shù)字信息處理板、圖像信息處理板、網(wǎng)絡(luò)交換板、數(shù)據(jù)記錄板電源轉(zhuǎn)換板組成。

5）火力發(fā)射控制單元：該單元是發(fā)射控制驅(qū)動(dòng)響應(yīng)單元，控制武器系統(tǒng)的各種擊發(fā)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)擊發(fā)控制。主要由信號(hào)處理、信號(hào)發(fā)控、安全保險(xiǎn)及狀態(tài)反饋等部分。

6）無線數(shù)據(jù)傳輸單元：主要包括無人車載天線、無人車載數(shù)據(jù)終端、操控臺(tái)數(shù)傳天線與操控臺(tái)數(shù)據(jù)終端等。

7）輔助單元：主要包括配電控制箱、旋轉(zhuǎn)連接器和聯(lián)接電纜等設(shè)備。

2.4.2 總體功能

1）具備遠(yuǎn)距離自主觀察、瞄準(zhǔn)、射擊的功能；

2）具備復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下目標(biāo)自動(dòng)探測(cè)、定位、跟蹤、鑒別和處理目標(biāo)的能力；

3）具備智能化與射擊安全控制功能；

4）具有自主式和遙控式打擊作戰(zhàn)方式，可實(shí)時(shí)響應(yīng)人工平臺(tái)的指揮；

5）具備動(dòng)態(tài)精確打擊、行進(jìn)間射擊和對(duì)空自衛(wèi)射擊能力；

6）具備機(jī)槍、榴彈和導(dǎo)彈等武器集成功能；

7）具備信息聯(lián)通能力。具備有人和無人相結(jié)合、地面和空中相結(jié)合、遠(yuǎn)程和近戰(zhàn)相結(jié)合的通信能力，具有高寬帶、遠(yuǎn)距離、低延時(shí)、強(qiáng)抗毀、易維護(hù)、可自毀通信能力；

8）具備基本故障自診斷功能，快速查找故障源；

妊高癥是妊娠期的高血壓疾病,是妊娠階段的特有疾病,主要是妊娠20周以及產(chǎn)后2周之間發(fā)病,患者出現(xiàn)了高血壓,蛋白尿和水腫等表現(xiàn),嚴(yán)重患者還會(huì)昏迷抽搐,也是孕婦和胎兒死亡的重要原因[1]。預(yù)見性護(hù)理時(shí)對(duì)患者的疾病規(guī)律進(jìn)行分析,預(yù)測(cè)疾病風(fēng)險(xiǎn),科學(xué)的進(jìn)行預(yù)防護(hù)理,確?；颊叩闹委燀樌瓿?提升護(hù)理質(zhì)量以及護(hù)理滿意度。臨床研究顯示[2],對(duì)患者的病情及時(shí)發(fā)現(xiàn),積極的進(jìn)行處理,能夠預(yù)防嚴(yán)重并發(fā)癥,保障母嬰安全。此次我們就預(yù)見性護(hù)理的效果進(jìn)行了分析,有以下報(bào)道。

9）具備整車集成功能。具備與無人車輛系統(tǒng)的融合及信息擴(kuò)展功能，可融入數(shù)字化戰(zhàn)場(chǎng)；

10）可人工/自動(dòng)裝訂距離、氣象等彈道修正參數(shù)，具有射表外部寫入功能。

2.4.3 主要特點(diǎn)

1）配置多樣化。智能武器站系統(tǒng)突出模塊化理念，具有開放式結(jié)構(gòu)，不僅能夠安裝多種武器類型，還能加裝不同的傳感器組［8］。

2）較高智能性。具備自我學(xué)習(xí)、思考、邏輯推理和判斷等多種人工智能，針對(duì)復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的目標(biāo)跟蹤自學(xué)習(xí)框架，有效提高目標(biāo)檢測(cè)、跟蹤和識(shí)別的精度。針對(duì)敵對(duì)目標(biāo)進(jìn)行威脅判斷排序，為指揮員提供輔助決策信息，打擊后有效進(jìn)行毀傷評(píng)估，實(shí)現(xiàn)指揮員與智能決策系統(tǒng)的人機(jī)協(xié)同混合決策。

3）高性能彈道火控。通過彈道計(jì)算機(jī)技術(shù)、分離式瞄準(zhǔn)線系統(tǒng)技術(shù)等，自動(dòng)把機(jī)槍武器調(diào)整到合適的射角度，在半自動(dòng)控制模式下跟蹤并攻擊目標(biāo)。導(dǎo)彈通過定位導(dǎo)航控制彈道軌跡，利用光纖數(shù)據(jù)鏈實(shí)現(xiàn)人在環(huán)的控制模式。

4）先進(jìn)的信息處理能力。具備數(shù)字視頻信號(hào)處理與光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸能力，保證高速觀測(cè)數(shù)據(jù)在多徑環(huán)境下的可靠傳輸和低時(shí)延無線數(shù)據(jù)傳輸，提升數(shù)據(jù)傳輸抗干擾能力。

5）可納入戰(zhàn)場(chǎng)管理系統(tǒng)（BMS）［9］。通過激光測(cè)距機(jī)配合車載計(jì)算機(jī)形成網(wǎng)絡(luò)化戰(zhàn)斗體系，對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)交換，并可以同時(shí)指揮多個(gè)武器站參與作戰(zhàn)，形成一體化作戰(zhàn)體系。

3 智能武器站發(fā)展趨勢(shì)

從總體結(jié)構(gòu)和技術(shù)發(fā)展角度來分析，智能武器站將會(huì)向小型化、智能化、任務(wù)多用途化發(fā)展。其中，提高武器系統(tǒng)的自主性、協(xié)同性和多樣化是發(fā)展的重點(diǎn)方向，以提高智能武器站的自主能力和集群作戰(zhàn)能力，進(jìn)一步擴(kuò)展任務(wù)空間和領(lǐng)域［10］。重點(diǎn)體現(xiàn)以下4 個(gè)方面：

1）集成化?；鹆苫?，提高應(yīng)對(duì)多種目標(biāo)和威脅的綜合打擊能力。操控模式集成化，采用有人操控和無人操控兩種模式，根據(jù)不同任務(wù)需求選擇不同操控模式。目標(biāo)搜索、識(shí)別和跟蹤一體化，信息處理一體化，毀傷評(píng)估方式等采用自主與人工遙控集成，綜合提高智能武器站精確查打能力。

2）智能化。目標(biāo)識(shí)別與跟蹤智能化，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜背景和戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中的目標(biāo)智能識(shí)別與跟蹤，自主確定目標(biāo)類型，并評(píng)估目標(biāo)的威脅程度。決策智能化，基于目標(biāo)識(shí)別與跟蹤系統(tǒng)信息自主選擇武器，為射手提供輔助決策信息。射擊安全控制智能化，可以有效減少失誤操作，提高武器系統(tǒng)的安全可控性。毀傷評(píng)估智能化，能夠?qū)崟r(shí)有效分析目標(biāo)打擊毀傷程度，增強(qiáng)任務(wù)規(guī)劃能力。

3）輕量化?；鹆p量化，可增加配備武器種類和彈藥數(shù)量，大幅提升火力打擊能力。機(jī)械結(jié)構(gòu)輕量化，可減小火力后座阻力。器件輕量化，達(dá)到總體重量減輕和局部結(jié)構(gòu)瘦身的效果。材料輕量化，有效實(shí)現(xiàn)智能武器站的總體重量滿足未來地面無人平臺(tái)的有效載荷，實(shí)現(xiàn)地面無人查、打、保一體的作戰(zhàn)系統(tǒng)。

4）模塊化。接口標(biāo)準(zhǔn)化，主要包括機(jī)械接口、電氣接口和人機(jī)接口，重點(diǎn)考慮可靠性、兼容性、通用性和可擴(kuò)展性?；鹆卧蓳Q化，通過不同口徑機(jī)槍、導(dǎo)引頭和戰(zhàn)斗部互換，實(shí)現(xiàn)火力單元開放式結(jié)構(gòu)，易于火力增配、升級(jí)和技術(shù)更新。

4 工作原理及關(guān)鍵技術(shù)分析

4.1 智能武器站系統(tǒng)工作原理

圖2 智能武器站系統(tǒng)工作原理圖

如下頁(yè)圖2 所示，智能武器站接到作戰(zhàn)任務(wù)指示后，自動(dòng)完成火力打擊模塊各設(shè)備的配電，與遠(yuǎn)程遙控終端建立通信連接。遠(yuǎn)程遙控終端完成作戰(zhàn)模式、工作狀態(tài)（戰(zhàn)斗、檢校）、觀瞄單元探測(cè)器選擇以及武器平臺(tái)各類參數(shù)（光電、氣象、火力方式等）設(shè)置。完成自檢后，進(jìn)行目標(biāo)搜索與預(yù)識(shí)別，將目標(biāo)圖像信息發(fā)送至信息與控制單元，發(fā)現(xiàn)可疑目標(biāo)后，觀瞄單元自動(dòng)切換成區(qū)域搜索方式，對(duì)可疑目標(biāo)的區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)搜索，根據(jù)目標(biāo)預(yù)識(shí)別和敵我識(shí)別結(jié)果完成目標(biāo)威脅評(píng)估，并將目標(biāo)信息作為指揮員的輔助決策信息發(fā)送至遙控終端，由指揮員“確認(rèn)”打擊目標(biāo)，并發(fā)出射擊指令。確認(rèn)打擊目標(biāo)后，激光測(cè)距儀/照射機(jī)自動(dòng)發(fā)射激光，完成目標(biāo)測(cè)距，輸出目標(biāo)位置信息，根據(jù)目標(biāo)類型、目標(biāo)距離、目標(biāo)速度、目標(biāo)抗毀傷能力等決策因素，智能選擇火力方式（機(jī)槍/導(dǎo)彈/榴彈），上報(bào)遠(yuǎn)程終端，由指揮員最終“確認(rèn)”火力方式。最后，進(jìn)行毀傷評(píng)估，通過對(duì)打擊前后的目標(biāo)圖像信息進(jìn)行對(duì)比，提取目標(biāo)毀傷區(qū)域，評(píng)估毀傷效果，確定是否需要再次射擊。

4.2 關(guān)鍵技術(shù)分析

智能武器站的關(guān)鍵技術(shù)主要包含總體集成、復(fù)雜環(huán)境下目標(biāo)識(shí)別與跟蹤、人機(jī)智能融合射擊安全控制、動(dòng)態(tài)精確打擊、自主深度學(xué)習(xí)、多元材料自適應(yīng)武器架座、無線測(cè)控抗干擾信息傳輸和實(shí)時(shí)在線可控等技術(shù)。綜合這些特點(diǎn)，著重對(duì)總體集成與全重控制、智能化輔助決策、動(dòng)態(tài)打擊精度等技術(shù)進(jìn)行研究。

4.2.1 總體集成技術(shù)

1）總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，考慮到智能武器站內(nèi)部空間較小，總體重量和空間較難控制［11］，為滿足系統(tǒng)要求，總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中特別重視有限空間的合理使用，并妥善處理操作可靠性、維修性和電磁兼容性等問題，通過新型輕量化材料技術(shù)，在保證剛、強(qiáng)度的前提下盡量減輕結(jié)構(gòu)的重量，并對(duì)各分系統(tǒng)提出小型化和減重的要求。

2）針對(duì)傳統(tǒng)武器站剛性架座體積大、質(zhì)量重及行進(jìn)間變射頻條件下連發(fā)射擊精度和射擊密集度低、可靠性差等問題，可以構(gòu)建彈性阻尼體材料、制振合金、鋁組合金、高強(qiáng)度耐腐蝕鋼等多元材料的本構(gòu)關(guān)系模型，及多元材料智能武器站仿真分析模型，通過調(diào)整多元材料優(yōu)化組合、材料組成成分、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸等，研究多元材料對(duì)智能武器站輕量化、射擊精度、密集度及可靠性的提高途徑，以達(dá)到減體、減重和提高射擊精度、密集度及可靠性的需求。

3）針對(duì)強(qiáng)后坐力、變摩擦力和可變轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的智能武器站搭載平臺(tái)，高動(dòng)態(tài)精度武器隨動(dòng)穩(wěn)定技術(shù)是關(guān)鍵。基于跟蹤微分器和擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)觀測(cè)器的自抗擾控制技術(shù)是數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，它不但吸收了現(xiàn)代控制理論成果，而且發(fā)揚(yáng)PID 控制思想精髓，是一種不依賴于系統(tǒng)精確模型的非線性魯棒控制技術(shù)。該技術(shù)使用非線性結(jié)構(gòu)而不是極點(diǎn)配置來設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，并基于期望軌跡與實(shí)際軌跡的誤差大小和方向來實(shí)施非線性反饋控制，是一種基于過程誤差來減小誤差的方法［12］。其最突出的特征是把作用于被控對(duì)象的所有不確定因素都?xì)w結(jié)為未知擾動(dòng)，直接利用對(duì)象的輸入輸出對(duì)未知擾動(dòng)進(jìn)行估計(jì)并通過前饋?zhàn)詣?dòng)給予實(shí)時(shí)補(bǔ)償［13］。

4）信息化集成技術(shù)是實(shí)現(xiàn)武器系統(tǒng)智能化的基本技術(shù)支撐。針對(duì)智能武器站有人和無人相結(jié)合、遠(yuǎn)程和近戰(zhàn)相結(jié)合、與其他無人作戰(zhàn)系統(tǒng)相融合、與數(shù)字化戰(zhàn)場(chǎng)相融入的信息技術(shù)特點(diǎn)，在信息技術(shù)總體集成上，可通過模塊更新、技術(shù)改進(jìn)、軟件提升等方法多徑實(shí)現(xiàn)。模塊更新是通過不斷更新或加裝新模塊，便利新技術(shù)模塊更迭；技術(shù)改進(jìn)是通過數(shù)字技術(shù)、智能技術(shù)、多媒體技術(shù)等信息技術(shù)對(duì)武器系統(tǒng)進(jìn)行信息化改進(jìn)；軟件提升是植入智能控制、信息處理、自動(dòng)識(shí)別等軟件，為支撐智能化不斷注入新技術(shù)、新力量。

4.2.2 目標(biāo)檢測(cè)、識(shí)別與跟蹤技術(shù)

目標(biāo)的檢測(cè)、識(shí)別與跟蹤是智能武器站智能化的重要特征，通過接收來自系統(tǒng)的控制命令，通過處理，從電視探測(cè)器和紅外熱像儀的視頻信號(hào)中自動(dòng)檢測(cè)出目標(biāo)，并對(duì)目標(biāo)類型進(jìn)行識(shí)別和跟蹤，實(shí)時(shí)輸出跟蹤器的跟蹤狀態(tài)參量以及目標(biāo)相對(duì)于瞄準(zhǔn)中心的方位和俯仰角偏差量，驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)，使傳感器系統(tǒng)向著減少角誤差的方向動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)視覺跟蹤和云臺(tái)跟蹤的閉環(huán)。

基于視覺的目標(biāo)跟蹤和識(shí)別技術(shù)［14］是當(dāng)前主流的智能跟蹤與識(shí)別技術(shù)，技術(shù)框架如圖3 所示。它由應(yīng)用層和強(qiáng)化層兩部分構(gòu)成。應(yīng)用層為圖中的下半部分，主要功能是基于輸入圖像，分析圖像中存在的目標(biāo)和行為；強(qiáng)化層為圖中的上半部分，主要功能是基于人工校驗(yàn)信息來強(qiáng)化學(xué)習(xí)目標(biāo)的模型。在這個(gè)閉環(huán)下，隨著真實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的測(cè)試和應(yīng)用，智能武器站的智能分析能力會(huì)得到逐步增強(qiáng)，并且逐步適應(yīng)具體的應(yīng)用環(huán)境，完成從通用環(huán)境下的應(yīng)用到戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境應(yīng)用的功能完善。

圖3 目標(biāo)的檢測(cè)、識(shí)別與跟蹤技術(shù)框架

為實(shí)現(xiàn)全天候和復(fù)雜環(huán)境下的目標(biāo)檢測(cè)與識(shí)別追蹤，視覺圖像會(huì)存在一定局限性，例如遠(yuǎn)距離情況下目標(biāo)在圖像上可能以點(diǎn)狀存在，難以通過視覺信息判定其是否感興趣的目標(biāo)，此時(shí)有必要引入其他傳感器的信息，例如激光雷達(dá)測(cè)距、紅外傳感器測(cè)溫等，這些涉及視覺傳感器和其他傳感器的多源融合。

4.2.3 智能輔助決策技術(shù)

在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中，針對(duì)敵方來襲目標(biāo)戰(zhàn)術(shù)意圖和行為的不確定性，對(duì)于武器系統(tǒng)如何快速準(zhǔn)確反應(yīng)、判斷、決策便顯得至關(guān)重要。傳統(tǒng)的武器站主要依靠人來操作、判斷，受客觀因素的復(fù)雜性和主觀意識(shí)的壓力感，勢(shì)必產(chǎn)生一定的影響。智能輔助決策技術(shù)便是解決這一突出問題的一種有效途徑，武器系統(tǒng)在發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并經(jīng)目標(biāo)識(shí)別和威脅判斷后，可對(duì)敵方的戰(zhàn)術(shù)意圖和行為進(jìn)行預(yù)測(cè)，并實(shí)時(shí)輸出我方的打擊決策預(yù)案，輔助遠(yuǎn)程操控人員完成對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)的理解，實(shí)時(shí)輸出輔助決策結(jié)果（目標(biāo)威脅評(píng)估、武器選擇、毀傷評(píng)估），輔助遠(yuǎn)程操控人員完成對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)的理解，并做出準(zhǔn)確的判斷。

在智能輔助決策中，最重要的就是自學(xué)習(xí)系統(tǒng)，這是整個(gè)輔助決策系統(tǒng)智能化的核心部分［15］。學(xué)習(xí)過程可以采用監(jiān)督學(xué)習(xí)和自主學(xué)習(xí)相結(jié)合的機(jī)器學(xué)習(xí)手段來完成，整體流程示意圖如下頁(yè)圖4 所示。

對(duì)于機(jī)器學(xué)習(xí)的任務(wù)來說，足夠多的標(biāo)注數(shù)據(jù)是提升學(xué)習(xí)能力的保障。然而，在戰(zhàn)場(chǎng)這樣開放式的環(huán)境中，很難獲取足夠的數(shù)據(jù)和相關(guān)標(biāo)注來覆蓋所有可能的情景。針對(duì)這種場(chǎng)景，需要采用自學(xué)習(xí)的機(jī)器學(xué)習(xí)方法來綜合利用標(biāo)注和未標(biāo)注的數(shù)據(jù)提高學(xué)習(xí)粗的模型。即先使用非監(jiān)督的方式得到通用、高效的表達(dá)，然后在這個(gè)表達(dá)的基礎(chǔ)上進(jìn)行第2種基于數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的監(jiān)督學(xué)習(xí)。

4.2.4 無線測(cè)控抗干擾信息傳輸技術(shù)

智能武器站與遙控武器站另一個(gè)最大的顯著區(qū)別在于它的傳輸方式。遙控武器站主要通過遠(yuǎn)距離的有線傳輸信息來進(jìn)行，而智能武器站需要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和信息傳輸。這也對(duì)無線傳輸?shù)男畔?zhǔn)確性、實(shí)時(shí)有效性和可靠性帶來很大的技術(shù)挑戰(zhàn)。

目前，通過采用無線信道數(shù)據(jù)鏈方式，可以有效擴(kuò)展無人戰(zhàn)車通信距離，提高作戰(zhàn)方式的靈活性。但無線信道易受外部干擾，為提高復(fù)雜地理和電磁環(huán)境下的數(shù)據(jù)鏈抗干擾能力，無線數(shù)據(jù)傳輸單元可采用直接序列擴(kuò)頻和OFDM 技術(shù)，分別實(shí)現(xiàn)遙控指令和高速圖像信息的抗多徑無線傳輸；采用頻域抗干擾＋擴(kuò)頻＋糾錯(cuò)編碼＋交織等綜合抗干擾技術(shù)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜電磁環(huán)境下智能武器站的控制指令及遙測(cè)數(shù)據(jù)傳輸［16-17］。工作流程如圖5 所示。

圖4 監(jiān)督學(xué)習(xí)和自主學(xué)習(xí)相結(jié)合的機(jī)器學(xué)習(xí)流程圖

圖5 無線測(cè)控抗干擾信息傳輸技術(shù)工作流程框圖

5 結(jié)論

智能武器站不僅是一種武器系統(tǒng)，還是一種理念，折射出了智能時(shí)代、信息戰(zhàn)爭(zhēng)、信息化戰(zhàn)場(chǎng)的豐富內(nèi)涵；不僅是技術(shù)層面的問題，也能體現(xiàn)出軍事思想、戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)、勤務(wù)保障等多方面深層次的問題。所以，應(yīng)當(dāng)在智能技術(shù)快速發(fā)展的同時(shí)，對(duì)智能武器站的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行超前研究，并深入分析系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和新技術(shù)的應(yīng)用潛力，建立智能武器站的理論體系，對(duì)武器站的發(fā)展論證、設(shè)計(jì)理論、體系結(jié)構(gòu)起到理論借鑒的作用。同時(shí)，研發(fā)并裝備我國(guó)自己的智能武器站，需要從基礎(chǔ)開始研究，從靜默期開始探索，這是一個(gè)艱巨的系統(tǒng)工程，需要做出不懈努力。