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中國偵察無人車關鍵傳感器需進口國產化需3-5年

瀏覽次數: 日期:2016-10-21
  10月17日,由中國陸軍裝備部舉辦的“跨越險阻2016”地面無人系統挑戰賽決賽在北京舉行。陸軍裝備部科研訂購局副局長唐進在決賽的新聞發布會上表示,無人技術在軍事領域具有廣闊的運用前景,將深刻改變未來戰爭的形態和樣式。通俗來講,人們期待無人系統可以在戰爭或者搶險救災等非戰爭軍事行動中完成一些高危或者人類無法完成的任務。
  唐進表示,本屆比賽從規模和課目難度等方面均代表了國內無人技術的最高水平。據記者了解,共有22支車隊從來自全國各地的73支參賽隊伍中脫穎而出,挺進決賽,其科研實力在國內均處于領先水平。因此,對于無人系統的發展現狀以及在未來軍事行動中的運用前景,前來參賽和觀賽的行業領軍人物都頗具發言權。
 
  對未知環境建模是世界性難題
  觀賽嘉賓、哈爾濱工業大學副校長鄧宗全,是最早從事月球車研究的學者之一。在他看來,無人系統要成為戰場工具還有很長的一段路要走。
  國防科技大學副教授吳濤則把無人系統的發展現狀通俗地解釋為,“在已知的環境能夠適用,但未知的環境無法建模”。在這一研究領域中,無人系統對于非結構化環境的適應性問題是公認的難題,即如何提高無人系統對未知環境的適應能力。
  比賽中,來自軍事交通學院的徐友春教授帶領“猛獅智能1號”車隊拔得野外戰場偵察類A、B組競技的頭籌。事實上,這輛車不僅在此次比賽中表現出色,其前幾代原理樣機便已在“中國智能車未來挑戰賽”中獲得3次冠軍、3次亞軍的佳績。
  徐友春告訴中國青年報·中青在線記者,“人能開的越野道路它基本都能走”,而且“猛獅”還具有“漫步”功能,即在暫時失去GPS定位導航的情況下,也可以自己“嘗試找路”。
但總體來說,“猛獅”現在還處于幼崽階段,只能在已知環境中完成既定任務,對于未知的環境沒有相應的自適應能力。
  比如,如果偵察目標設定為油桶,那么徐友春和隊友可以拍攝幾百張形狀各異,位置、光照等條件不同的油桶圖片存在系統里,供“猛獅”比對識別,再為它設計好固定路線和如何跨越已知障礙的程序,“猛獅”便基本能夠成功完成任務。但實際情況是,人們無法全數預知待偵察區域的路線和障礙。
  這不單是徐友春團隊面臨的問題,世界無人技術研究領域都面臨無法為未知環境建模的困境。
  南京理工大學教授楊靜宇已經從事無人系統研究25年,他解釋說,結構化環境可以通過不停地建模來模擬,比如在高速公路上的環境數據是可測量的,機器可以進行收錄、識別和判斷。“人工智能對于結構化環境有點辦法。但是非結構化環境難以模擬,全世界對非結構化環境中的建模都沒有搞好”。
  也因此,吳濤、鄧宗全、楊靜宇等受訪專業人士都表示,從這個角度講,中國和無人技術領先國美國相差并不多,都需要增強對非結構化環境,即未知環境的理論設計研究。
 
  我國基礎元機件研發實力有待提高
  具體到國內的無人系統研發現狀,前來參賽和觀賽的研發主力們都清楚地看到了自己的優勢和短板。
  專業人士通常用三個維度來考察無人系統,包括環境感知、規劃決策和底層控制。而環境感知的限制主要來自兩方面,分別是作為硬件系統的傳感器,和作為軟件系統的計算機算法,其作用亦可分別比作眼睛和大腦。
吳濤在接受中國青年報·中青在線記者采訪時表示,在無人系統的相關軟件算法方面,中國的一些科研院所、公司和高校已經躋身世界領先地位,這方面中國的整體實力不容小覷。
  而我國在傳感器的研發方面與國際領先水平有一定差距。記者了解到,此次比賽中,軍事交通學院猛獅智能1號車隊、國防科學技術大學神虎車隊和中國北方車輛研究所斑紋豹車隊等成績較好的參賽車隊,所用的激光雷達等關鍵傳感器均為進口產品。吳濤預計國內還需要3到5年才能制造出與國外同類型產品有一定競爭力的激光雷達。但是三五年以后,國外同樣性能的激光雷達價格有可能下降到現在的幾十分之一。國內的傳感器可能進一步面臨國外產品價格的打壓。
  另外,在底層控制方面,我國的研發實力也有待加強。
  線控驅動系統是無人系統的心臟,而相關元機件的研發最好由無人系統研發機構與汽車制造商合作,才能在制造環節中從根本上解決線控驅動系統的匹配問題,否則改裝難度大,并且可靠性較差。
  徐友春領導的“猛獅”車隊利用國產長城汽車某車型底盤改造的無人車已屬此次比賽中改造較為成功的一例,但他仍舊認為“可靠性不是很理想”,性能不夠穩定。
  因此,談及中國在無人系統研發領域中的短板,哈爾濱工業大學副校長鄧宗全直白地說:“基礎制造業需要趕上。”
 
  特定環境下的感知、車體控制等個別技術趨于成熟
  盡管從整體來看,中國和世界其他國家在無人系統研發領域仍舊任重而道遠,但令人欣慰的是,無人系統研發中某些單項技術已經趨于成熟,正在經受實際應用的檢驗。
  徐友春介紹,在我國,運用了固定線路輸送技術的“無人靶車”已經開始接受實踐的檢驗。
吳濤說,以色列Mobileye公司的ADAS(高級駕駛員輔助系統)產品目前已經占領了全球90%的市場份額,這項技術的廣泛應用將“盡可能避免車輛事故的發生”。
  吳濤認為,無人系統的成熟和完善需要經受足夠多樣的環境與任務的考驗,包括不同的場景、不同的路況、不同的天氣與光照等。只有經過足夠多的有針對性的系統性測試,并不斷根據測試結果對系統設計進行修正,才能夠使無人系統的性能逐漸成熟。
  而這也正是此次“跨越險阻2016”地面無人系統挑戰賽的主要“挑戰”所在。來自南京理工大學楊靜宇教授面向隨機分布的河道、灘涂、坡地、石子路和泥濘路段告訴中國青年報·中青在線記者:“25年沒有遇到過這么復雜的環境。”
楊靜宇認為,相比于普通的民用比賽,陸軍準備的測試場最突出的特點就是環境復雜,且賽前未知。他說:“模擬的就是實際環境,這樣的環境與時代要求相符。”
  實際上,能夠在復雜環境中進行競技也恰恰是參賽車隊不可多得的機會。談及此項賽事的吸引力,來自山東大學野牛車隊的博士柴匯感嘆說:“我們平常去哪兒找這樣的測試場地啊!” 對此,徐友春所在的“猛獅”車隊等其他參賽隊伍也有同感。
  對于各個團隊來說,比賽名次固然能夠驗證自己的水平,但陷車、淋雨致使傳感器失靈、燒電路板等故障的暴露對于系統的完善設計更具有重要的指導意義。

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