地下無人系統的案例
美國地下領域無人系統發展現狀及啟示
李新年，李清華，王常虹，王振桓，聞 帆，王振偉
(哈爾濱工業大學空間控制與慣性技術研究中心，哈爾濱 150001)
摘 要：隨著科學技術的高速發展，地下領域(如天然洞穴網絡、人造隧道和城市地下環境等)逐漸成為人類研究的熱點，利用無人系統在地下等復雜場景執行探索、搜索與搜救等任務仍面臨著許多挑戰。深入分析了美國地下領域無人系統技術發展的模式框架，梳理了快速輕量自主、機械天線和地下挑戰賽等DARPA典型研發項目的研究目標與現狀，提煉出地下領域無人系統需要解決的關鍵技術，在此基礎上歸納總結了美國地下領域無人系統的發展趨勢。最后，結合國內發展情況提出了地下領域無人系統的發展啟示。
關鍵詞：地下；無人系統；快速輕量自主；機械天線；地下挑戰賽
0 引言
地下領域無人系統是指由無人車、無人機以及仿生機器人等單體構成的群體任務執行系統，在沒有外界人為干涉的情況下，能夠通過單體之間的信息共享與自組織協作，在天然洞穴網絡、人造隧道和城市地下環境等典型地下場景執行探索、救援等任務。與傳統無人系統相比，地下領域無人系統需要具備在不同地形快速行進、惡劣場景群體協作、遮蔽場景信息交互、復雜環境態勢感知、無衛星導航的自主定位等能力。
隨著社會的快速發展，人類的生活空間已經不再局限于地面以及天空領域，逐步向地下和太空領域發展，人類對太空領域的探索仍處于初始階段，太空環境暫且不具備人類生存與發展的條件。與之不同的是，地下領域是人類現在主要的生存活動空間之一，且地下建筑系統已經成為現代化城市的標志性元素之一。地下場景不僅在國民生活中充當著不可或缺的角色，在軍事領域同樣具有十分重要的現實意義與應用價值。
展開 北京：做好地下管線保護工作！動土需登錄挖掘工程地下管線安全防護信息溝通系統！
地下管線是支撐城市生存發展的“生命線”，是城市正常穩定運行的重要保障，關系到廣大人民群眾的切身利益。參建各方要牢固樹立安全發展理念，認真落實在地下管線保護方面的主體責任，切實保障地下管線安全穩定運行。
二、實行地下管線信息告知制度
建設單位應在辦理建筑工程施工許可證時通過《建設項目法人承諾書》作出書面承諾，承諾在建設工程土方開挖前登錄北京市挖掘工程地下管線安全防護信息溝通系統，發布工程建設信息，履行告知義務。
建設單位、施工單位要及時登錄市城市管理委、市規劃自然資源委地下管線相關信息系統，查詢施工作業區域地下管線信息，全面、詳細、準確掌握建設工程涉及地下管線資料情況。
三、建立參建各方承諾制度
工程參建各方要牢固樹立安全發展理念，切實增強抓好地下管線保護工作的責任感、緊迫感和使命感。建設工程施工前，工程建設單位、施工單位、監理單位要共同簽署《施工現場地下管線安全防護承諾書》（見附件），并認真落實好各方在地下管線保護方面的相應主體責任。
四、強化屬地監管責任
各區住房城鄉建設委要按照屬地管理的原則，對已辦理施工許可手續（含施工許可證、施工登記意見函或施工準備函）工程的管線改移、保護作業的施工現場強化監管力度。各區住房城鄉建設委對工程開展首次監督檢查時，應收取工程參建各方簽署的《施工現場地下管線安全防護承諾書》，并歸納在施工安全監督檔案資料中。
五、加大處罰處理力度
市區住房城鄉建設委要加大對施工破壞地下管線行為的處罰處理力度。對管線施工存在安全事故隱患或未采取專項防護措施的，各區住房城鄉建設主管部門應當按照《北京市建設工程施工現場管理辦法》第三十一條、第三十三條等有關規定加大處罰力度，構成生產安全事故或造成其他嚴重后果的，應當提請市住房城鄉建設主管部門依法暫停有關單位在北京建筑市場投標資格。
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！
3月9日下午，寶安區發展研究中心主任張文亦受寶安區區委書記姚任指示專程蒞臨寶安區無人系統產業協會考察調研，會長劉立波接待并匯報關于協會發展情況，雙方在加快無人系統產業發展等諸多方面達成共識。
按照寶安區委區政府的指示，寶安區將為無人系統產業開放市場訂單，請各企業根據公司產品特點、應用場景和需要相關部門的支持類型進行整理，并承報至協會秘書處，協會將各企業訴求統一匯報至區委區政府，屆時請關注群動態消息。
據悉，深圳市寶安區無人系統產業協會目前是全國首個區級無人系統產業協會，由從事無人系統產業研發、設計、制造、銷售、應用的企事業單位、投資機構、科研機構、高等院校等相關組織自愿發起成立的具有獨立法人資格的非盈利機構。協會目標是整合及協調政府、智庫、第三方機構等產業資源，借鑒歐美等國際先進國家協會經驗和標準，為會員單位服務，提升會員單位的研究開發、經營管理、市場開拓、運營維護等綜合管理水平，促進無人系統技術產業化發展，促進產業內部成員之間合作。
作為一個深耕科技領域的專業性協會，深圳市寶安區無人系統產業協會設立了秘書處、會員服務部、認證培訓部、國際交流部、人才服務部等10個部門，設置了無人車輛委員會、無人船舶委員會、無人飛行器委員會、無人制造委員會、控制技術委員會等10個產業應用的委員會。此外，協會還擁有由華南理工計算機學院院長陳俊龍、國家信息中心深圳大數據研究院院長黃哲學、機器人應用首席科學家劉立教授、香港中文大學計算機科學工程系終身教授賈佳亞等領銜的行業專家庫。
據了解，深圳從20世紀80年代初發展至今，已成為全國無人機企業的主要根源地，更是全球無人機最重要的生產基地，被譽為世界的“無人機之都”。
展開 無人機發射無人機，美陸軍探索”可消耗飛行系統”新思路
核心為可消耗飛行系統
增程型“灰鷹”無人機是美國陸軍一個非常重要的裝備項目，它目前承擔的一個重要探索方向，就是在導航環境嚴重退化（比如遭遇大范圍的GPS定位信號和通信干擾）的情況下依然能有效運用，并提供敏感精確的戰場環境感知能力，提供目標信息、甚至是直接發起火力打擊。
增程型“灰鷹”無人機
在這一能力的建設中，發射“伊格特”無人機及同類產品是關鍵的一環，也是整個“空中發射效應（ALE）”概念的一部分。
ALE項目由一系列的多個系統組成，包括飛行器、有效載荷、任務系統應用程序和相關設備等。
簡單描述ALE的概念，就是依托無人機或者有人機作為飛行平臺，向目標所在的高威脅高風險區域投放各種小型化的可消耗飛行系統，用以擴展自身的速度、范圍、視野、殺傷力，從而使有人機或者高價值無人機自身能夠停留在相對安全的后方。
展開 
專門對付無人機的鎧甲防空系統為何頻遭無人機摧毀，俄專家解釋
土耳其媒體報道說，根據目前無可辯駁的實戰證據，證明國產貝拉克塔爾TB2攻擊無人機是此類飛機的絕對領導者。世界上任何現有的防空系統都無法阻止它的襲擊，更不用說俄羅斯的鎧甲——S1防空導彈系統,根本不能與TB2無人機相比。
在卡拉巴赫勝利期間，土耳其TB2攻擊型無人機摧毀了50多套俄制防空系統，約140輛坦克和數百門多管火炮裝置。從這個角度來看，打擊無人機是改變游戲規則的系統。當時TB2無人甚至一個小時都沒有休息，始終在空中。
這篇文章還詳細討論了北約空軍聯合中心（JAPCC）編寫的題為“綜合方法應對無人飛機系統”的報告。
俄羅斯專家弗拉基米爾·圖赫科夫對此評論很是不服，他認為，土耳其無人機確實厲害，但安卡拉高估了無人機的功能，但也不能低估俄羅斯世界首創的鎧甲-S1彈炮合一防空系統，專門對付低慢小目標的王牌武器。
本來俄羅斯的鎧甲-S1就是專門對付低空小目標和無人機的專家，它最初是為“針對飛機和直升機的點防空系統，以防止使用高精度武器的飛機的攻擊，特別是在低空和超低空，而開發的主要目的就是”成為打擊小型戰術無人機的理想防空導彈“。
然而鎧甲-S1被土耳其語打破了神話，特別是在敘利亞伊德利卜省，貝拉克塔爾完全可以自由進攻由俄羅斯防空導彈保衛的陣地。
由于鎧甲-S1采取了電子戰的密集措施，因此無法檢測到TB2無人機發射的小型智能彈藥，盡管它們位于雷達的范圍之內。
俄專家弗拉基米爾·圖赫科夫說，事實是，在伊德利卜，敘利亞政府軍的鎧甲-S1是出口修改版本，它們沒有雷達，并且使用光學定位系統檢測目標并將導彈和大炮對準目標。因此，不存在的雷達無法檢測任何東西-不是智能彈藥，不是大型加油機。
這是第一件事。
其次，土耳其人所解釋的敘利亞戰場上TB2無人機戰績被大大夸大了。是的，在敘利亞有兩套鎧甲-S1在戰場上被摧毀了。
展開 基于uC/OS-II操作系統的無人機飛控系統軟件設計
基于uC/OS-II操作系統的無人機飛控系統軟件設計
史峰，何立明，馬曉峰，史中正
摘要：針對以往飛控系統軟件中代碼多，可靠性、實時性差，不具通用性等缺點，采用uC/OS-II操作系統設計無人機飛控軟件，利用操作系統來進行軟件中各任務的實時調度和通信。通過地面測試和空中試驗表明：該軟件系統具有可靠性高、實時性強等優點， 滿足飛控系統軟件設計要求。
關鍵詞：飛控系統; uC/OS-II；優先級劃分；調度與通信
0、引言
無人機飛行控制系統是一個復雜的多任務系統, 要求不僅能夠與地面控制站雙向通信、采集傳感器數據、進行飛控/導航計算、驅動執行機構等, 還要求可靠性高、實時性強。傳統的飛控系統軟件大多按預先設定的順序循環執行, 具有代碼多，可靠性、實時性差， 不具備通用性等缺點。
針對以上缺點，本文采用uC/OS-II操作系統開發無人機飛控軟件, 將復雜的處理任務交給操作系統進行實時調度，滿足無人機飛控系統實時、多任務的要求。
展開 Aquaveo GMS---先進的地下水模擬系統(Groundwater Modeling System)
1 引言
地下水是影響人類生存的關鍵因素，但不同學科研究地下水的側重點不同，巖土工程側重研究地下水對巖土的力學作用，而環境科學側重研究地下水的自然流動及其對周圍環境的生態影響。特別在中國，由于城鎮化速度過快，導致地下水超采和地下水污染的問題尤為嚴重，因此模擬地下水是環境科學的一個重要研究方向。Aquaveo GMS就是這樣一款偏向環境科學的地下水模擬系統。
如同Itasca, Rocscience一樣，Aquaveo也是從大學研究機構脫離出來的私人公司。Aquaveo自1985年開始作為楊百翰大學(Brigham Young University)工程計算機圖形實驗室的一部分。1998年9月該實驗室進行了重組，改名為環境模擬研究實驗室(Environmental Modeling Research Laboratory, EMRL)。2007年4月，EMRL的主要軟件開發團隊作為Aquaveo, LLC進入私營企業，正式以公司名義進行商業運作。在該公司開發的三個與地下水相關軟件中，以地下水模擬系統GMS最為知名。這個筆記簡要引入GMS的最新版本10.5.12(11/09/2021)。
2 GMS特點
(1) 概念性建模
概念模型方法加快和簡化了模型的建立過程。GMS具有直觀的地下水建模界面，使用熟悉的GIS對象(點、弧和多邊形)可以快速構建出高水平的模型，并根據需要輕松更新模型。對于具有簡單幾何形狀和邊界條件的模型，使用網格方法直接在網格中編輯數值。
(2) 三維可視化
GMS是在三維環境中進行地下水模擬最先進的軟件系統。
展開 反無人機指揮系統亮相珠海航展，讓“黑飛”無人機無所遁形
央廣網西安11月6日消息（記者雷愷）西安天和防務技術股份有限公司“TH-S218C反無人機指揮系統”首次亮相正在珠海舉行的第12屆中國國際航空航天博覽會，讓“黑飛”無人機無所遁形強大功能使其成為全館“場紅”。該系統打破國內反無人機技術對低慢小目標防控系統落后的短板，以高精尖技術實現我國在反無人機技術領域上的跨越式發展。
近年來，隨著消費級無人機的爆炸式發展，它造成的各種威脅也與日俱增。據統計，自2015年8月至2016年9月，僅在美國就發生了726起無人機事故。在中國，無人機墜落傷人、逼停航班和列車的事情也屢屢發生，不法分子甚至策劃利用無人機進行運送毒品等違法活動。除了相關立法還不健全、監管不到位等因素外，由于地面雷達雜波的影響，傳統雷達很難識別這樣的小目標。作為中國軍民融合示范企業，西安天和防務技術股份有限公司依托軍用技術轉化成為民用技術，把軍用雷達探測和光電探測技術應用到反無人機領域，研制出一系列反無人機設備，此次亮相的TH-S218C反無人機指揮系統就是其中最具有代表性的。
記者在現場看到，該系統由多功能裝甲車、雷達、光電跟蹤儀、處置設備、指揮通信設備、系統支持設備等組成，其主要特點是對“低小慢”實現全空域探測與高精度跟蹤，并采用網式攔截，實現迫降、驅離等反制效果。據介紹，其整個反制過程包括搜索、識別、判斷、處置等四個環節，最遠處置距離可達1公里。同時，這套系統還具有管控距離廣、移動監控反制、打擊集群作業、處置時間短等特點，可廣泛部署于機場、監獄、化工園區、軍事禁區等，也可為重大安保、公安及城管執法、政要隨行保護、打擊利用無人機作為載體的走私販毒等活動提供有效的低空安全保護。
展開 無人叉車無線充電廠商推薦：魯渝能源全環境無線充電系統，守護無人叉車馳騁冰火之間
例如，在某全球領先的生物制藥冷鏈物流中心，無人叉車在-25℃的低溫環境中，通過我們的無線充電系統，實現了365天無間斷的穩定能源補給，充電成功率長期保持100%，保障了關鍵藥品倉儲作業的絕對可靠。在沿海大型散貨碼頭，設備常年暴露于高鹽高濕的海風環境中，依然展現了出色的抗腐蝕性能與運行穩定性。
征服極端工況，是無人叉車價值升華的必經之路。魯渝能源提供的不僅是一個充電器，更是一套為惡劣環境而生的能源生命線保障系統。它讓無人叉車擺脫了環境枷鎖，得以在更廣闊的天地中釋放自動化潛力，真正成為支撐現代工業物流四面八方的鋼鐵脊梁。
展開 地下礦山安全監測系統中CO報警傳感器的應用
為提高礦山安全生產能力，國家要求全國非煤礦及煤礦礦山都必須建立和完善監測監控、人員定位、供水施救、壓風自救、通訊聯絡、緊急避險等安全避險六大系統。“六大系統”對保障礦山安全生產發揮重大作用，同時為地下礦山安全生產提供良好的條件。
礦山安全避險六大系統包括：監測監控系統、井下緊急避險系統、井下人員定位系統、礦井壓風自救系統、礦井供水施救系統和礦井通信聯絡系統。“六大系統”解決方案，指揮調度系統平臺，建成后可以實現礦山的井上和井下的語音通訊、人員、設備跟蹤定位、井下關鍵設備（如風機、水泵等）的遠程監控、井下關鍵位置的圖像視頻監測監控、以及各種環境參數（如CO、NO2等）的監測監控等。在此基礎上實現統一生產指揮調度。即：管理和指揮調度人員可以無需下井，根據井下反饋到主控室的實時數據，統一進行生產調度指揮，提高生產效率，及時排除安全隱患。
目的為認真貫徹落實《國務院關于進一步加強企業安全生產工作的通知》（國發〔2010〕23號）精神，進一步提高金屬非金屬地下礦山安全生產保障能力，國家安全監管總局組織制定了《金屬非金屬地下礦山安全避險“六大系統”安裝使用和監督檢查暫行規定》和《煤礦井下安全避險“六大系統”建設完善基本規范》（安監總煤裝[2011]33號）。下面工采網小編重要為大家介紹礦山安全監測監控系統
監測監控系統
主要用來監控和預警瓦斯、火、沖擊地壓等重特大事故。煤礦安全監控系統監測甲烷濃度、風速、風壓、饋電狀態、風門狀態、風筒狀態、局部通風機開停、主通風機開停等，當瓦斯超限或局部通風機停止運行或掘進巷道停風時，自動切斷相關區域的電源并閉鎖，同時報警。
系統還具有煤與瓦斯突出預警、火災監控與預警、礦山壓力監測與預警等功能。
展開 閥井（室）密閉空間安全監測系統：守護城市地下設施安全
閥井（室）密閉空間安全監測系統的應用，不僅提高了地下設施的安全性，降低了事故發生的概率，同時也為城市的安全運行提供了有力保障。在未來，隨著技術的不斷進步，相信這一系統將會更加完善，為城市的可持續發展貢獻更大的力量。
一種小型固定翼無人機彈射系統的設計 ￥49.9
</p><p><strong>4結論</strong></p><p>本文提出了一種基于拉簧動力的固定翼無人機發射系統，該系統具有占地面積小、質量輕、發射成本低，對無人機的適用性好等優點，可適用于大多數小型固定翼無人機在無滑跑起飛條件下的應用。并利用MATLAB、SoildWorks對關鍵參數進行計算與仿真，保證該系統設計的合理性。本文提出的固定翼無人機發射平臺將固定翼無人機起飛的方式由長距離的滑跑起飛變為超短距離的彈道發射，能實現小型固定翼在海面、湖泊等大范圍的水域內的起飛與偵察，極大提高了對水域偵擦的經濟型與便捷性；可以將具有長距離巡航的固定翼無人機在野外環境平穩發射，對于野外搜救、野生動物調查、森林火險勘察等大范圍野外活動有極為重要的意義。</p><p><strong>參考文獻</strong></p><p>[1] 付國強, 陳建國, 司亮,等. 中程固定翼無人機發展綜述及總體設計技術研究[C]// 2019年(第四屆)中國航空科學技術大會. 0.</p><p>[2] 魏志強, 劉馨澤. 飛機起飛過程的加速特性分析與軌跡仿真[J]. 飛行力學, 2019, 037(004):17-20.</p><p>[3] 張程皓. 小型多旋翼無人機航拍的新探索[D]. 2019.</p><p>[4] 孫志宏．無人機彈射起飛技術分析［Ｊ］．測繪與空間地理信息，2０１４，３７（８）：１７４－１７５.</p><p>[5] 唐友亮, TANG, You-liang,等. 無人機液壓彈射滑行小車緩沖系統仿真研究[J]. 液壓與氣動, 2018.</p><p>[6] 劉希軍, 朱新宇, 高麗霞,等. 固定翼無人機電磁彈射用直線感應電機設計與研究[J]. 航天控制, 2020, v.38;No.183(01):71-76.
展開 人工智能賦能無人系統
人工智能為無人系統的發展提供了新的動能，而無人系統是人工智能研究的重要抓手和極佳的驗證平臺。人們對無人系統的應用場景與自主能力需求越來越強烈，要使無人系統具備復雜場景下的自主作業能力，強烈依賴人工智能技術的發展。
強泛化通用人工智能算法 目前，無人系統應用場景往動態非結構化方向發展，傳統針對特定任務與樣本所訓練的算法難以適應新數據與任務需求，泛化能力弱、適應任務單一，使得無人系統只能夠在特定限制條件下自主作業，難以賦予無人系統真正的智能性。因此，如果要使無人系統真正具有類人自主性，必須開發強泛化能力的通用人工智能算法。
低功耗、高性能邊緣計算芯片 由于無人系統通常是移動作業模式，其只能搭載有限的能源設備，難以部署大規模計算設備/學習服務器，對一些依賴計算資源的算法需采取云端技術，這將大大依賴大寬帶實時通信，給實際應用帶來不便與挑戰，而采用邊緣計算或云邊協同的計算方式可以有效解決這一困局。
在人工智能技術創新的推動下，無人系統迎來了突飛猛進的發展。
人工智能提升環境感知效率 環境感知旨在從復雜場景或圖像中定位大量預定義類別的物體，是人工智能領域熱門的研究方向，也是無人系統開展各項作業任務的基礎。針對目標識別，R-CNN、YOLO、SSD等一系列經典框架被提出，使得無人系統能夠模擬人大腦的運行方式，通過多層卷積神經網絡學習識別，大大提升了無人系統的環境感知能力。
人工智能強化自主規劃決策能力 規劃決策旨在依據無人系統感知得到的動態環境信息，開展自主決策、路徑規劃等控制，使無人系統實現特定的作業任務。
展開 無人系統的共性關鍵技術
海上無人系統使用大量的推進系統，包括重型燃料或汽油動力發動機、噴氣式發動機、燃料電池、太陽能及混合動力系統。同樣的，動力系統也有很多，包括電池、引擎驅動的發動機、太陽能和混合系統。對于不依賴空氣（AIP）的動力系統，能量來源成為航行器系統設計與效能的關鍵因素。具有高速和持久力需求的任務，如反潛戰（ASW）和ISR要求更復雜的能量系統，如燃料電池和混合動力系統。長的持久力、負載動力和高速等因素都要求無人系統增加動力容量。重要的是，能力源的選擇必須與航行器設計、尺寸、類型等同時考慮，沒有“一刀切”的選擇方案能夠滿足所有任務需求和所有航行器設計約束。
內容介紹
海上無人裝備體系主要包括海上無人機系統、無人水面艇、無人潛航器和無人水下預置系統。本書全面系統闡述了海上無人系統的概念內涵、任務領域、能力需求、典型無人裝備、關鍵技術和作戰運用模式等。海上無人裝備體系主要包括海上無人機系統、無人水面艇、無人潛航器和無人水下預置系統，較詳細闡述了各種無人系統的概念、分類與組成、國內外發展現狀及其相關技術；并列舉了50多種國外典型無人裝備，介紹其研制過程、性能特點和技術規格。梳理了海上無人裝備的共性關鍵技術，并針對海上有人/無人系統的協同通信技術、協同決策控制技術進行深入論述；最后，介紹無人系統裝備的作戰運用，并給出發展建議。
展開 萬字綜述無人系統自主性
來源 | 智駕最前沿
2012年7月，美國國防科學委員會發布了《自主性在國防部無人系統中的地位》，進一步指出自主能力是美軍無人系統中的核心能力，分析了自主能力給無人機(UAV)、無人地面系統(UGS)、無人海上平臺(UMV)和無人太空系統(USS)帶來的作戰效益。報告指出，美國當前無人系統的運用主要是在取得絕對制空權的條件下執行偵察和打擊任務，需要高度重視無人系統所受到的威脅、人為干擾和網絡攻擊等挑戰。
報告認為“世界上并不存在完全自主的無人系統，所有的自主無人系統都是人一機聯合認知系統”，提出了一套從認知層次、時間軸和人一機系統權衡空間等 3 個視圖定義的自主系統參考框架，并期望代替對無人系統自主控制等級的劃分，強調自主難題的解決要更多地關注指揮官、操作員和開發人員三者的協調問題。
報告提出了提高自主能力亟待發展的技術，包括感知、規劃、學習、人一機交互、自然語言理解和多智能體協調6項關鍵技術，指出每個研究領域的技術發展現狀和目前存在的差距。其中感知技術包括導航、任務、系統健康與移動操作4類感知，主要差距是復雜戰場感知與態勢理解，包括突發威脅/障礙的實時檢測與識別、多傳感器集成與融合、有人一無人空域沖突消解，以及可靠感知和平臺健康監控的證據推理能力等；規劃技術的難點是在物理和計算約束和對現有計劃做最小改變的條件下，決定什么時候自主重規劃、什么時候求助于操作員；學習技術的難點是在友、敵智能體并存的非結構化動態環境中的非監督學習；人一機交互的難點是自然用戶接口，實現可信賴的人一系統協作以及可理解的自主系統行為；自然語言理解的難點是以實際環境直接互動為重點的指令和對話理解；多智能體協調需要重點關注針對特定任務，合適協調方案與系統屬性的映射，正確的緊急行為，干擾下任務重分配以及魯棒網絡通信問題。
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