Page 49 - 当代控制理论及应用技术概论

第二章 飞行器控制研究

展过程，从目前所能达到的科学技术水平来看，真正实现非结构化环境下无人机
的自主控制会遇到如下挑战性的难题。
1. 态势感知及评估
无人机自主控制本质上是一种对平台内 / 外态势感知基础上的决策、规划与
调度过程，或者说是一种如何获得信息和如何利用信息的过程。

如何利用机载传感器、地面控制站、编队中的友机或 C4ISR 系统等提供的
平台内部以及战场环境的各种信息，通过信息共享与信息融合技术，从大量数据
中提取平台内 / 外态势相关信息，进行推理、归纳，得出与完成任务相关的平台

自身健康和行为能力，外部资源和威胁的内、外态势是自主控制的前提和基础。
如何依据内、外态势，进一步获得决策和规划所需要知识，对影响任务规
划和飞行安全的冲突事件进行检测和评估，实现对战场威胁级别 （包括雷达 / 导
弹威胁、恶劣气象、障碍等）、多任务动态优先级、平台能力和健康状况的评估，
是无人机自主决策与规划的关键。因此，态势感知及评估是自主控制的前提、基

础和关键，也是无人机自主能力提升的主要瓶颈。
态势感知及评估对知识的表达、组织和利用，以及计算机认知、推理和评
估的研究和应用，定量和定性相结合的态势评估的研究，基于跨平台信息共享的

信息获取与信息融合技术、资源和时间约束下的多任务态势评估技术提出了挑战。
2. 对不确定性的适应性自主
自主控制系统主要特征是在人不参与的情况下，近实时地处理不确定条件
下复杂优化问题。适应性自主是以适应各类不确定性为目标的自主性，因此，适
应性自主是自主控制的核心内涵和基本功能。不确定性可分为三类：参数不确定

性、结构不确定性、事件不确定性。与驾驶员的三类智能活动相比，反射性行为
的自主控制能力处理参数不确定性，程序性行为的自主控制能力处理结构不确定
性，决策性行为的自主控制能力处理事件不确定性。

如何组织对不同不确定性的适应机制是学者研究的热点。分层递阶体系结
构把系统分解为功能模块，并按感知 – 规划 – 行动的过程进行构造，属于垂直
分片的结构：包容式体系结构的各子系统独立产生动作行为，在一个协调机制集
成下，各子系统直接接收传感信号平行工作，进而产生总体行为。分层递阶结构
与包容式结构对构建自主控制系统均有各自的贡献，有必要进一步借鉴人类神经

系统“知识型决策 – 经验型程序 – 反射式控制”的结构，组织更有效、更实时

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