人工智能应用于导弹控制技术研究

四川航天技术研究院总体设计部 张力丹 胡 洲 何 立

人工智能（Artifi cial Intelligence，AI）是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学，其起源于1956年在美国达特茅斯学院召开的夏季研讨会。随着人工智能的不断进步，越来越多的领域开始应用人工智能技术。特别是，随着科学技术的不断进步及战争形式的不断变化，人工智能将成为未来提升武器装备性能的核心技术，也将引领全球军事技术完成从信息化到智能化的过渡[1—3]。

目前，国内外还没有实现完全智能控制导弹的研发，但在某些技术方面，导弹的智能控制技术已有所发展，如智能化制导导弹、智能协同作战导弹等。

一、国外智能控制技术发展现状

目前，国外人工智能控制技术发展较为成熟，已有相关导弹型号的工程应用实例。

（一）美国战术战斧巡航导弹

美国战斧巡航导弹系列中的最新型号——战术战斧巡航导弹是当前具备一定智能控制性能的导弹系统，如图1所示。

战术战斧巡航导弹配备智能化实时再瞄准系统，该系统可完成如下操作：（1）具备在飞行中实施再编程与对目标打击的能力，能够通过红外导引头在目标区域估算自身攻击破坏程度；（2）可再次更新选择拦截的目标，在巡航过程中具备对目标的二次瞄准功能；（3）对地上需要重点关注的目标具备打击点的精准定位和攻击能力；（4）配备复合导引头时能过滤强干扰因素，具备自主识别目标的功能；（5）在巡航过程中具备自主设计运动路线的性能[1，4—6]。

图1 战术战斧巡航导弹示意图

战区任务规划中心还为导弹设计研发了先进任务分发系统，围绕该系统可为导弹构造一个精确打击体系。这意味着导弹在打击原先既定目标时，如果目标或任务出现改变，导弹就会按照命令一边在战区上方盘旋，一边在飞行中接收来自GPS、无人机等各种设备传输的二次更新目标信息和打击指令，转而继续自主搜寻新的打击目标[5]。

（二）美国远程反舰导弹（LRASM）

LRASM是国际认可的智能化飞航导弹的突出代表，由美国洛克希德·马丁公司研制。相较与战斧导弹的巡航功能，LRASM的设计重点是用于海上作战。该导弹在运动时能自我判断未知的危险，可构建对威胁物的模型，完成在线航迹的二次调整，从而避开危险物。LRASM对目标打击的大致过程为：导弹在末端制导阶段完成虚假目标识别，对高精度真实目标进行捕捉和锁定，并减小飞行高度以便对海平面实施超低空突防。同时，当弹目距离减小到一定程度时采用导引头识别目标关键位置，实现对目标的打击[9]。图2为LRASM进行船体目标选择示意图。

图2 LRASM进行船体目标选择示意图

LRASM配备的智能控制制导系统使其具有自主识别能力，以减少对中继制导的依赖。LRASM可利用高精度惯性组合设备、高灵敏度传感器、雷达高度表和先进的数据处理方法，完成高精度自主导航制导，减小对卫星系统、情报人员、侦查设备等系统的依赖。

（三）俄罗斯锆石导弹

锆石导弹的智能控制能力主要是指其制导系统具备一定自主作战和对抗能力，设计人员将相关人工智能数据导入其目标导引程序中，使得该导弹既可以排除电子干扰，又能自主规避对手防空火力的追击。图3为锆石导弹的实物图。

图3 锆石导弹实物图

为了降低误判目标的风险，设计师预先在弹载计算机中存入了当今大部分舰船的图像，在确定目标时，导引头可通过搜索系统中载入图像进行匹配，对目标进行再确认。锆石导弹具备根据任务重要程度划分目标的能力，依照惯有的程序自主确定打击方式，攻击任务重要程度最高的目标[7]。此外，锆石导弹上既能配备雷达导引头，也可以装载数据链，使其具有自主规避危险的功能。

（四）挪威远程打击导弹（NSM）

NSM号称“全球唯一的第五代反舰导弹”，由美国与挪威合作研发，该导弹在飞行中能运用智能控制算法初步实现自主控制，使打击的精确程度更高。

面对普通目标时，NSM一般将目标的水线附近位置设定为攻击的关键点。导弹采用高清晰度成像红外导引头并安装目标分类软件，可应用自动目标识别（ATR）原理在射前对弹上计算机编写基于自动目标识别的相关算法，将目标最薄弱或最重要的位置作为攻击点，这一攻击方式有助于打击具有良好抗沉性的大体积目标。应用多弹打击同一目标时，NSM具备自动为每颗导弹设定不同的攻击部位的能力。图4是NSM导弹发射图。

图4 NSM发射过程

二、国内智能导弹控制技术进展情况

与国外各类智能化导弹的发展相比，国内各军工单位与科研院所在高精度导航、自动目标识别、协同制导等细分技术上都在积极参与相关研制工作，但是研究进展主要集中在技术理论阶段，部分导弹已初步引入人工智能技术。

（一）“长剑-20”巡航导弹

“长剑-20”巡航导弹是一款空中发射的巡航导弹，其最低巡航高度小于100m，可以采用低飞行弹道规避敌军的雷达探测，运用雷达导引头进行制导设计，可以实现良好的打击精度。图5是“长剑-20”巡航导弹实物图。

图5 “长剑-20”巡航导弹

（二）“鹰击100”反舰导弹

“鹰击100”反舰导弹是我国研发的第四代反舰导弹，是在“长剑”系列巡航导弹的基础上衍生而来的，其主要通过轰炸机挂载发射使用。“鹰击100”反舰导弹具备自主航路规划性能，可通过设计复杂的航迹路线让多枚弹进行简单地协同控制，以便对目标实现全方位多角度地打击，有效保证毁伤程度。该导弹现阶段还在设计完善中。

三、智能控制技术应用于导弹技术领域的发展趋势及其关键技术

（一）发展趋势

将智能控制技术融入到导弹的作战中主要是提高导弹的自主控制能力，使导弹可以在无人干预的情况下具有分析和解决问题的能力。在未来有关技术发展中，能够实现单弹飞行的智能化技术是前提，多弹协同的智能化技术是过程，任务自主的智能化是结果。

一是单弹飞行智能化。具备单弹飞行智能化能力的导弹应当能够自主感应周围环境并规避危险，其可运用导引头自主识别目标关键部位，具有在线航迹规划和较强的抗干扰能力。

二是多弹协同智能化。多弹协同智能化能够实现多弹飞行攻击的高度配合，可达到主动避障、自主控制多弹间的飞行状态等目的。

三是任务自主智能化。任务自主智能化是指尽可能地减少操作人员在导弹指挥系统中的非必需环节，将操作人员的力量集中到最必要的环节。

（二）关键技术

根据目前国内外导弹技术发展现状，结合导弹智能控制发展趋势，为更全面地实现导弹飞行的智能化控制，需要在以下关键技术方向取得突破[3，6]：

一是多模自主导航技术。研究将导航设备与传感器结合运用的技术，满足活动的任务需求与环境要求；研究自适应导航滤波算法，实现多种传感器即插即用式的集成和重构。

二是模式识别技术。在复杂的自然环境和战争环境下，研究目标识别、敌我识别、威胁识别、障碍物识别等模式识别的技术算法，以达到导弹的最佳作战性能。

三是智能飞行控制技术。包括鲁棒飞控技术，重点关注自适应、可重构、自主决策、融合、自学习和进化技术。

四是协同作战技术。根据导弹飞行路线可规划的特性，当多枚导弹编队飞行时，运用各探测器协同、多弹协同和编队飞行等技术对多弹进行定位和导引控制。

五是导弹控制一体化设计技术。基于学科优化方法，将控制机构设计高度融合，控制设计时将整个导弹看作是一个智能体，可有效提高导弹操纵性和机动性。

四、人工智能应用在控制算法上的建议

现阶段，面对当今越来越复杂的控制问题，人工智能技术作为技术研发的重点领域，可能会更适用于解决一些传统控制技术难以解决的问题，但是这并不意味着传统的控制方法要遭到摒弃。例如，传统的控制方法可以很好地完成线性系统的控制任务，应该充分利用智能控制与传统控制，让两者相互配合、相互补充、相得益彰。

（一）传统控制能够解决的问题优先使用传统方式

传统的控制方法发展至今已经较为成熟，可参考的相关书籍与资料也相对丰富，而智能控制方法并不具有严格模式的数学推导，故相较于近些年发展起来的智能控制技术而言，传统的控制方法更具有可操作性。并非所有问题都需要用人工智能来处理，很多控制问题依旧适合用传统方法来处理。

（二）强化仿真平台的搭建

智能控制算法的设计着重于先提出一个想法，再通过数学仿真实验来判断算法的合理性，故搭建适用于智能控制的仿真平台尤为重要，仿真计算机的性能也需满足相关的要求。

（三）加强相关人才培养

对于智能控制算法的优化改进需要人才来实现，应大力培养鼓励各行各业人员特别是控制方面的人员研究发展人工智能技术，共同推进智能控制技术的发展，以期形成一套较为成熟的智能控制理论。

五、结束语

在军事领域，导弹控制系统向智能化方向发展已成为必然趋势。将智能控制技术与导弹控制系统相结合，将会成为各国未来研究的热点技术之一。未来导弹自主、协同作战模式是发展大趋势，我们应充分借鉴国外已有的智能控制技术，并结合我国自身实际情况，研制出更为先进的智能控制武器产品，提高战术武器系统的竞争力，为提升我国的军事实力作出新的贡献。