地面无人作战平台环境感知技术研究

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1、机电工程与自动化学院王琳学号：12030078地面无人作战平台环境感知技术研究一、地面无人作战平台环境感知技术研究的意义现代武器系统正在朝着自动化、智能化、杀伤力更大的方向发展，战争变得更加激烈、残酷、多变，破坏性更强，消耗更大，人员生命在战争中受到的威胁也更大。随着信息战的出现和实践，人们逐渐意识到：为了有效地控制敌人和保护自己，攻城掠地的意义已经不大。如何减少人员战斗接触和伤亡，以非人员接触方式进行攻击，迫使敌人降服才至关重要。在这种需求前提下，地面无人作战平台显示出巨大的军事潜力和超人的作战效能，担负着执行最具危险作业的重任，成

2、为高技术武器装备发展的一个方向,是未来高技术战争舞台上一支不可忽视的军事力量。环境感知技术是地面无人平台最重要的关键技术，是平台正常运行和执行任务的前提。尽管地面无人平台可通过其他平台获得部分环境信息，但作为在陌生复杂环境移动和执行作战任务的必要条件，平台自身必须具备足够的感知中近距离环境信息的能力，必须能根据从传感器获得的信息，对它所处的周围环境做出准确的理解，明确判断出哪些区域是平台可以通过的，哪些区域是平台无法通过的。因此，地面无人平台对环境的感知是实现环境建模、平台定位、路径规划等自主控制最基础的前提。二、国内外研究情况随着高

3、新技术的发展，各种类型的军用机器人已经大量涌现，一6机电工程与自动化学院王琳学号：12030078些技术比较发达的国家相继研制了智能程度高、动作灵活、应用广泛的军用机器人。对于地面无人作战平台的研究，美国走在了世界的最前列。2003年7月初，装备了7.62毫米M240G中型机枪、重约725公斤的角斗士”攻击机器人，在史密斯海军基地首次进行展示性战斗试验。初步战斗试验结果令人满意。海军研究局消息人士透露，“角斗士”将被作为机器人工兵广泛应用，这种小型机器人有装甲防护，配备机枪，可搜索、驱散、甚至消灭目标，也可摧毁各种设施。履带式“角斗士

4、”机器人装备有可保障车辆在黑暗中和烟雾中具备视物能力的摄像机、GPS定位系统(全球卫星定位系统)、声学和激光搜索系统、可辨别生化武器的传感器等各种设备，也可根据需要装载各种武器和货物。这是一种非公路型无人地面战车，从理论上讲，履带也可以改换成轮胎。“角斗士”拥有相当的智力水平，能根据机器视力算法、探测装置融合算法到达指定地点，并能记住所走过的路线，之后丝毫不差地按原路自动返回，也不会陷入临时设置的障碍坑中。在伊拉克战争中，美国将另外一种火力攻击机器人投入战场使用。这种能够每分钟发射千发子弹的“SWORDS”机器人出现在巴格达，它是一支

5、由18名远程控制战斗机器人士兵所组成的特殊部队，也是美军战史上首次参加实战的战斗机器人。尽管这种机器人仍然需要美军士兵通过笔记本电脑指挥，但这是武装型“智慧机器人”首次占据前线传统步兵阵地，它们随时待命准备捕杀敌人。目前，除了由洛克希德·马丁和通用等军火巨头正在积极研发的“未来战斗系统”项目6机电工程与自动化学院王琳学号：12030078之外，美军最近还提出，希望开发商能研发出可通过空投抵达战区作战的机器人“伞兵”，以及能借用静电摩擦能量，自行攀上墙头的机器人。美军甚至希望到2015年，机器人将像人类士兵那样识别敌人，并在面临威胁时自

6、主开火。在国内，地面无人作战平台的研究起步较晚，直到80年代末才开始这方面的研究。针对国内危险行业与部门实际需求，在国家863计划的大力支持下，国内一些科研院所学校围绕少数型号的危险作业机器人进行了重点攻关，尤其自“十五”863计划实施以来，在危险作业机器人方面取得了较大的进步，获得了一批成果，如：上海消防所研制的“消防机器人”得到推广应用；广东卫富机器人公司研制的“防爆机器人”多次展示，将投入实际使用。我国基于视觉导航的地面智能机器人在实验场的自主行驶速度最高达到90Km/h，视觉导航等技术有所突破。但整体研究水平进展不大，地面无人

7、作战平台的传感器、导航定位、控制及本体设计等关键技术方面的研发还远落后于先进国家，制约了国内地面无人作战武器平台的发展步伐。地面无人作战平台是近几年提出的，特别是当美国在伊拉克战场上投入“SWORDS”火力攻击机器人之后，我们开始意识到在传统的指挥自动化系统基础上设计出地面无人作战平台的重要性。三、地面无人作战平台地面无人作战平台应该具备的功能包括能够在复杂环境中行驶，可全天候作业：以遥控的方式进行远程控制，可通过操作控制单元提供连续、实时的视频图像和各种数据；可通过加载不同的武器装备执6机电工程与自动化学院王琳学号：12030078

8、行火力攻击、侦察监视、排除危险物品等多种任务。地面无人作战平台应该由三部分组成：指挥控制台、控制系统软件和无人作战单元。无人作战单元就是用于作战的武装机器人，武装机器人应包括行驶机构、武器发射系统、目标探测和侦察装置、通