多無人系統的案例
多無人系統協同中的人工智能安全探索
施文1，王楷文1，俞成浦1，孫健1，陳杰1, 2
（1.北京理工大學自動化學院，北京 100081；2.同濟大學，上海 200092）
摘要：作為中國新一代人工智能規劃中的重要組成部分，多無人系統協同是我國未來國防建設和社會發展的一項變革性技術。雖然多無人系統協同技術研究與系統集成已經達到了空前高度，但是其相關人工智能安全問題研究還處在萌芽階段。本文闡述了統籌推進多無人系統協同賦能應用與風險防控的重大意義，提出了“四位一體”全面推進多無人系統協同安全發展的戰略思路，探索了多無人系統協同在內生安全和衍生安全層面潛在的挑戰與應對思路。研究提出了智能無人系統安全對策建議：構建國家級無人系統驗證平臺，推動人才隊伍建設；逐步深化無人系統產業“放管服”，發展新一代人工智能安全生態；充分發揮多無人系統協同的優勢，賦能保障和改善民生，服務構建人類命運共同體。
關鍵詞：多無人系統協同；人工智能安全；安全風險防控
一、前言
智能無人系統種類多樣，覆蓋海陸空不同空間，正在全面深入國家安全和社會生活各領域，并推動新一輪產業變革和相關技術高度集成。多無人系統協同作為一項人工智能的顛覆性技術，將在空間上分布的無人系統有機連接起來，實現多系統在時間、空間、模式、任務等多維度上的有效協同，最終形成目標探測、跟蹤識別、智能決策、自主控制和效能評估的完整鏈條。伴隨著技術水平的不斷提升，多無人系統的使命任務將不斷拓展，將極大地改變日常生活方式和軍事作戰方式。
多無人系統協同在給社會創造價值的過程中存在著諸多安全隱患，如無人車的交通事故，無人機的擾航、恐怖襲擊，機器人造成工人失業等。多無人系統協同可能將在軍事作戰、產業升級、政府監管、社會治理以及倫理等多個方面給國家安全帶來新的挑戰[1]。
展開 加快無人系統產業發展，深圳寶安區將為無人系統產業開放市場訂單！
深圳寶安區是核心主產區擁有無人系統的企業700多家，無人系統產業的成果應用為我們鵬城深圳插上了科技的翅膀，形成了航空制造業的低空低速飛行器領先全球的領軍地位。無人系統是全部無人智能裝備的總稱，是產品時代向著產業時代生態發展的一種標志。
深圳是我國較早開展無人機產品生產和技術研發的城市，如今已成為全球無人機最重要的生產基地。截至2019年底，深圳無人機產值超過400億元。深圳消費級無人機占全球70%的市場份額，工業級無人機占國內60%的市場份額；我國出口的無人機中，有八成產自深圳。
“十四五”交通運輸發展目標與策略，深圳將以“先行示范”的標準，鞏固世界無人機之都地位，拓展無人機在物流配送、城市管理等場景的應用，建成全球領先的無人機產業。
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展開 火星探測陸空協同無人系統的研究發展分析
表明陸空協同合作的行星探測系統將具備無人探測車和無人飛行器所無法實現的行星探測任務能力，這也是NASA 的工程師堅持追求在火星漫游車上實施火星無人直升機試驗任務的核心，有可能在未來其他行星地表探測任務中推廣陸空協同合作無人系統，從而提高行星深度探測的效能。
4 發展趨勢
在未來行星探測任務中，沒有模板或既定的任務目標清單可以直接借鑒使用，凸顯了未知復雜環境下的跨域無人系統協同合作需求的重要性，要拓展行星探測任務的地理空間域，實現無人系統跨空間域的合作與協調、綜合行動互補，應對未來行星探測任務中內外活動環境的沖突威脅，努力尋求協同合作探測無人系統在速度、活動區域、探測范圍、通信、保障以及有效負載能力等方面協調互補。必須從感知、認知到行為決策控制全交互協調的角度對陸空協作環境下異構無人系統協同探測、協同認知導航與控制決策問題進行研究。跨域多無人系統協同控制過程中，不同地理空間域無人平臺之間存在層次關系，需要在遵循特定協同合作機制基礎上，動態地獲得多域協同效能的最優或非劣解，協同控制過程和影響關系復雜，具有以下技術發展特征：
（1）協同任務管理擁有開放架構的系統族，需要研究一種通用的陸空協同無人探測的系統架構，可集成多無人系統平臺，實現陸空無人系統協作指控。
（2）研究行星用無人飛行系統的新型動力系統，提高飛行環境的適應生存能力，開發協同合作無人系統的能源共享技術，地面無人探測車系統作為無人飛行系統的駐泊港灣，研究自主能源保障和系統自主健康監測管理技術。
（3）無人飛行器和無人地面系統平臺由于角色和任務不同，分處不同認知層次，呈現遞階-分布式結構，使用預測控制技術解決無人飛行器和無人地面車的動態任務分配和實時控制問題。
展開 火星探測陸空協同無人系統的研究發展分析
（7）未來發展陸空協同行星探測系統，系統本身實現實時任務級控制必須要考慮信息過載問題，進一步采用類腦認知智能技術，利用搭載多層次傳感器進行陸空無人協同系統平臺的多源數據采集、分析、融合處理，并研究使用多源注意機制解決實時任務控制過程中可能出現的信息過載問題。
（8）加強行星探測過程中的導航技術，可靠的行星探測地表導航技術能夠確保未來火星等行星探測任務科學價值的最大化，可以通過開發智能排序、傳感器約束路徑規劃、自然地形視覺定位和實時狀態估計來解決這一問題。
（9）陸空協同合作系統必須要考慮探測行星的地表環境、輻射以及大氣氣候環境，開展地面模擬環境逼近模擬試驗，對陸空協同無人系統開展嚴苛的地面模擬測試試驗，確保系統可靠運行，提高協同系統的生存能力。
5 結束語
本文針對火星探測無人系統的行星地表環境以及大氣環境進行了闡述，并對環境因素對行星地表探測無人系統的影響進行了總結。然后通過對包括火星探測車的應用現狀及面臨的挑戰問題、火星無人飛行系統的研究現狀及未來技術發展進行綜合分析，提出了在進行火星等行星探測任務中發展陸空多無人協同合作系統執行深度行星地表探測的需求、關鍵技術，并結合陸空協同無人系統的SWOT分析說明未來行星探測系統采用陸空協同系統的潛在應用價值。綜合以上分析，提出了未來火星探測無人協同合作系統發展的技術特征，對關鍵技術研究發展方向以及試驗驗證研究方法設計提供了思路。
展望未來無人系統的應用發展方向，陸空協同無人探測系統的應用研究不僅能夠高效完成行星地表深度探測任務，更能夠在其他地球環境下的復雜動態任務中發揮多域無人系統協同合作的特有能力，進行陸地、水面/水下、空中乃至天基無人系統多域融合、協同合作，從而有效應對人類無法解決的極端任務，包括漫長邊境安全管控、城市應急沖突管理乃至智能化戰爭等。
展開 
多無人艇協同作戰智能指揮控制系統研究
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展開 跨域協同：無人系統技術發展和應用新趨勢
這是因為相對于有人裝備，無人系統具有兩方面無可比擬的優勢：一是無人系統多樣化發展的特征明顯，極大地豐富了協同模式并為功能提升帶來了更多可能性；二是無人系統的低成本優勢明顯，為跨域協同應用從軍事走向民用奠定了堅實基礎。自此，跨域協同思想具備了蓬勃發展的基本土壤，在過去的十多年間得到快速發展。
綜上所述，本文的無人系統跨域協同是指陸、海、空、天等可在不同空間域內運行的、具有顯著功能差異性的多臺套無人系統組成有機整體，其相互間可通過信息共享與融合、行為交互與協調、任務協同與合作實現功能互補、能效倍增，從而提升面對復雜環境和使命的應對能力。跨域協同與傳統的多機協同和當前的集群協同等概念也存在明顯的差異，是無人系統應用和技術發展的新趨勢。
展開 【11月3-5日 北京】無人駕駛多傳感器技術和系統功能開發技術高級培訓班
無人駕駛多傳感器技術和系統功能開發技術高級培訓班
培訓背景
無人駕駛汽車越來越多的被社會各方認定為解決交通擁堵和提高駕駛安全和舒適性的解決方案。世界各國的主要汽車生產商，零配件供應商，甚至新型互聯網企業都已經將無人駕駛系統的開發定為企業技術研發發展的主要方向。越來越多的中國企業也加入到了無人駕駛汽車研發的行列中。然而，由于中國人才市場在該技術專業方向的人才緊缺，許多企業在這一汽車重點發展方向上望而卻步；或者由于自身缺乏系統化的開發和驗證經驗，需要高薪聘請外國專家，否則無法找到合適的方法來完成項目的開發工作，亦或往往事倍功半。所以，無人駕駛汽車研發人才的培養，成為中國各大車企人才管理和培養工作的重中之重。
基于國內汽車企業迫切需求， 特邀兩位來自德國某汽車技術公司高級駕駛輔助及無人駕駛開發部門高級技術專家為培訓班系統授課。專家將根據自己在德國汽車行業的多年實踐經驗，用中文由淺入深、由局部到系統地講解無人駕駛的各核心組成部分的工作原理、設計需求、理念、方式及流程；并著重講解無人駕駛系統多種傳感器技術、多傳感器組合和數據融合、系統功能驗證等。
時間地點
時間：11月3-5日
地點：北京（具體地點于培訓前一周通知）
參加對象
需要決策無人駕駛系統產品功能開發的管理層人員；
在第一線工作的軟件、硬件和系統開發工程師；
需要加深理解無人駕駛系統組成部分工作原理，并制定合理測試驗證方案的測試工程師。
課程介紹
本課程的第一部分，以汽車無人駕駛技術發展歷史、無人駕駛汽車的必要性和必然性為出發點，首先詳細地解釋當前技術發展現狀，面臨的挑戰以及未來的發展趨勢，闡述了無人駕駛的基本概念，比如輔助駕駛和無人駕駛的區別，無人駕駛的分級等。
展開 無人系統態勢感知系列課程教學設計與實踐
《無人系統綜合路線圖（2017-2042）》指出無人系統自主能力和魯棒性的提高，能夠改進對環境的感知，提高目標定位的速度和精度，支持無縫、敏捷、自主的人機協作和機器相互之間的協作，預計到2034年實現在線態勢感知，具有完全自主能力[3]。
無人系統技術以人工智能、自動控制等學科為基礎，具體體現在無人系統的四大核心部分：感知、導航、規劃、控制 [4]。無人系統態勢感知技術是無人系統平臺的重要支撐技術，交叉融合很多學科的研究，除了高性能傳感器、嵌入式計算機等硬件設備和相關技術外，更需要包括模式識別、載荷控制、機器視覺、機器學習等在內的核心關鍵技術支撐，使無人系統具有像人一樣感知、認知外界環境的能力，并與外界環境進行交互，完成偵察、監視甚至作戰攻擊任務。目前，全國有多所大學開設了無人系統技術相關專業[5]，如國防科技大學、空軍工程大學、海軍工程大學等設置了無人裝備工程專業，北京理工大學、中北大學等大學設置了智能無人系統技術專業，還有很多高校設置機器人、無人飛行器或者無人駕駛車輛等與無人系統技術相關的專業。如何構建滿足無人系統相關專業建設需要的無人系統態勢感知系列課程，探索針對性的教學模式和實踐教學方法，是需要解決的重要教學問題。
二 無人系統專業態勢感知系列教學課程建設——以國防科技大學智能科學學院無人裝備工程專業無人系統態勢感知系列課程為例
（一） 態勢感知系列課程建設思路
基于無人裝備工程專業創新型、復合型人才培養模式的定位，需要制定出相應的多學科交叉的課程體系，包括規劃理論課程體系和綜合實踐教學。強化創新實踐能力培養，實踐教學環節累計學時不少于總學時30%。
展開 以無人系統為主要作戰單元的智能化作戰
2021年4月，美國海軍舉行名為“無人系統綜合戰斗問題21”（UxSIBP 21）的針對無人系統和無人作戰概念的大規模測試活動，此次演習也是美國海軍的有人/無人系統混編的軍事演習，演習期間，對多型無人機、無人潛航器、無人水面艇進行了測試。
轉自：軍事文摘
京東無人機累計飛行13萬公里 多省已常態化配送
8月20日上午，京東集團與中國航空綜合技術研究所（航空工業綜合所）簽署戰略合作協議，成立無人機檢驗檢測中心。
自2017年以來，京東已與航空工業綜合所在無人機標準化領域展多方面合作，共同展開多項無人機國家標準、行業標準研制，其中《無人駕駛航空器系統術語》、《民用無人機系統型號命名》、《民用多旋翼無人機系統通用要求》等標準已順利通過標委會審查，進入報批階段。
未來，雙方將圍繞無人機檢驗檢測能力、標準研究、質量工程、適航性與安全性四個方面展開合作，共同推動建設無人機行業標準、國家標準、國際標準，構建適航保證體系和無人機安全性仿真平臺。
在無人機研發方面，京東無人機已累計申請百余項專利，并在飛行控制、主動避障、智能化和集群飛行等方面進行了大量技術積累，自主研發多款機型。
截至7月底，京東無人機已經在陜西、江蘇、青海、海南、廣東等地開展無人機常態化配送，飛行總里程超過13萬公里，積累了大量運營經驗和數據。
不僅如此，京東還在陜西獲得覆蓋全省范圍的空域批文，并成為首個在省級行政區范圍進行無人機物流配送的國家級試點企業，隨著京東自主研發的第一款重型無人機京東“京鴻”大型貨運無人機在西安總裝下線，京東超重型無人機研發也正式立項。
展開 多無人艇集群協同控制研究進展與未來趨勢
現有多無人艇集群控制理論通常假設通信與信息傳輸是理想的，重點關注的是如何利用分布式反饋信息實現期望的集群控制目標,未考慮通信環境如通信時延、數據丟包、拓撲時變、間歇通信、異步通信、距離受限等因素對集群控制的影響。這些網絡因素可能降低集群控制性能，甚至導致閉環系統失去穩定性。因此，如何進一步考慮網絡因素，系統地建立網絡環境下多無人艇分布式協同控制方法值得深入研究。
2） 多無人艇安全協同控制。避障和避碰不僅是實現單無人艇自主航行的基礎，也是保障多無人艇集群安全航行的基礎。由于海上交通環境的復雜性，無人艇在水面航行時不僅會遇到多種靜態或者動態障礙物，還可能存在觸碰暗礁或擱淺等風險。與此同時，多無人艇之間也可能發生碰撞，多無人艇安全協同控制極為重要。特別是編隊個體和海上交通密度的增加，給無人艇集群控制器設計帶來了更大的挑戰。因此針對復雜海洋環境和潛在的威脅信息，如何設計集群分布式協同控制器，避免無人艇與環境障礙物以及無人艇個體之間發生碰撞，保證多無人艇編隊航行或編隊重構的安全性值得深入探索。
3） 多無人艇最優協同控制。現有多無人艇集群控制僅研究如何在不確定及海洋環境擾動下保持編隊隊形穩定的問題，閉環控制系統的穩定性、收斂性、魯棒性是關注的重點，而沒有考慮集群控制的最優性。隨著海洋科技的發展，必然對集群控制性能提出更高的要求，尤其是如何在能量受限、資源受限、通信受限以及環境受限的條件下，針對模型未知的多無人艇集群系統，研究具有自主學習和自主優化能力的集群協同控制器，實現多無人艇集群最優協同控制。
4） 多無人艇免模型協同控制。現有多無人艇集群控制器設計和分析大多基于現代控制理論，依賴由微分方程或差分方程描述的數學模型，如魯棒控制、自適應控制、神經網絡控制、模糊控制、滑模控制等都是基于無人艇模型構造集群控制器，系統的穩定性、收斂性、魯棒性成為控制器設計關注的重點。
展開 
無人系統在戰場上的應用現狀和前景
四、結語
無人系統技術在軍事斗爭中的多維度和大規模應用將推動作戰新領域、新視野、新形式和新方法的發展，包括非軍事領域和隱蔽領域。無人系統將決定軍事技術的演變和人與技術的辯證關系。隨著無人系統的廣泛運用，未來戰爭的核心要素可能逐漸發生變化，從傳統的人類之間的戰斗過渡到人工智能之間的戰斗（在高度發達的雙方之間沖突時），或過渡到人工智能和士兵之間的戰斗（當其中一方在技術上落后時）。
源自：智匯杰瑞
無人系統的共性關鍵技術
表 15是美軍多個版本的無人系統路線圖提出的技術重點方向。
無人集群系統自主協同技術綜述
系統自主協同、多Agent系統態勢共識、未知系統動力學、群體智能理論與技術、機器學習方法和行為決策方法等方面分析了自主協同技術研究現狀，闡述了單體無人系統技術和群體無人系統技術的未來發展方向，給出了無人集群系統的發展趨勢和技術限制。
無人集群系統自主協同技術綜述
系統自主協同、多Agent系統態勢共識、未知系統動力學、群體智能理論與技術、機器學習方法和行為決策方法等方面分析了自主協同技術研究現狀，闡述了單體無人系統技術和群體無人系統技術的未來發展方向，給出了無人集群系統的發展趨勢和技術限制。
