以智能为核心的无人机系统课程体系设计

以智能为核心的无人机系统课程体系设计

1背景

无人机具有机动性强、适应能力高、续航时间长、无人员伤亡、制造/训练/维修成本低等独特优势，可以代替人执行“枯燥的、恶劣的、危险的、纵深的”任务，已成为现代战争的“千里眼”和“杀手锏”。无人机系统是机械化和信息化高度结合的产物，通常包括无人机平台、任务载荷、通信系统、控制站、发射与回收、保障运输等分系统，其与有人机系统的最大区别在于不需要人在座舱内进行操作。进入21世纪，无人机系统的使用需求和任务能力发生新的变化，需要应对多机协同以及提高自主决策能力的挑战，从自动化技术开始向智能化技术方面发展，一方面要具备自主行为，另一方面要实现“无人/有人、无人/无人”的协同使用。要使无人系统实现自主与协同的功能，必须有人工智能技术的支持，这是由于无人系统要代替人执行各种任务，而这些任务本身需要一定的智力敏锐性，因此无人系统只有在某种程度上具有人的智能，才能模拟人的行为完成既定任务。无人系统是人工智能技术最典型也最为集中的应用对象，无人系统对环境的理解、行为决策、路径规划、集群控制等问题以及人工智能的模式识别、问题求解、专家系统、多智能体、机器学习等理论与方法提出新的挑战。

我国无人机种类和数量都在快速增长，对无人机系统人才需求日益强烈，要求不仅能够熟练操控无人机，还能对无人机系统涉及的信息获取、处理、决策与控制等环节深刻理解和运用。只有理解并掌握无人机系统中所使用的各项先进技术，才能充分发挥无人机系统的最佳性能。

2国外无人机系统人才培养现状及发展趋势

作为世界上无人机系统发展水平最高的国家，美国无人机的列装规模、技术成熟度以及研发投入均已经增长到可与有人机相匹敌的程度。美国国防部在无人机系统近5年（2011—2021年）拨款总额高

达300亿美元，截止2021年7月，其采购的无人机数量已达*****余架之多，涵盖从单兵到旅团的多个装备层次，相应无人机系统的专业人才数量已超过战斗机和轰炸机相关人员，这种差距呈现加速扩大的趋势。预计2030年左右，无人机作战使用人员将占到份额的绝大多数。

2.1美国无人机系统专业人才培养现状

无人机装备数量和性能的快速提升与高素质人才短缺之间的矛盾日渐突出，无人机专业人才数量的短缺和水平的不足开始严重制约无人机作战效能的发挥，已引起美国国会的高度重视。如何完善无人机领域的人才培养体系，教育和训练出高素质的无人机领域专业技术人才和指挥人才，成为最近几年美国国会关于无人机领域的重要议题。

1）大规模多类型无人机系统的快速列装急需培养大量的无人机工程专业人才。

进入21世纪以来，无人机在以伊拉克战争、阿富汗战争、利比亚战争为代表的实战中得到空前发展。无人机投入实战应用主要有3种方式：第1种是单兵装备，如“大乌鸦”手抛式无人机配备到士兵一级；第2种是为执行特定任务单独成军，如先后成立于2021年和2021年的“捕食者”和“全球鹰”无人机中队；第3种是混合编制，如海军的“X-47B”无人作战飞机未来将与“F-18”“F-35”等艦载战斗机混合编队实现协同作战。后两种形式装备对专业人才的需求更为突出，如一个“捕食者”无人机系统由4架带传感器和数据链路的无人机、1个地面控制站、1个“捕食者”主卫星链路、地面保障设备和65名机组人员构成。美国空军为保障MQ-1“捕食者”、MO-9“死神”无人机的65条24小时空中战斗巡逻圈（CAP）的任务需求，2021年将增加到19 500名无人机操作和维护人员，但这种人才短缺情况到了近两年仍然未能明显改善。2021年，美国政府问责局（GAO）对空军无人机部队训练的7个抽样表明，由于无人机操作员的缺乏，这些部队只完成了原计划35%的训练任务；陆军情况更加严重，大部分没有完成基本训练任务。

2）人才培养体系呈现多岗位、多装备、多基地、多生源、多层次等特点，不同军兵种培养体系相对独立，缺乏联合作战的通用性基础。

美国各军种对当前无人机的任务需求、装备现状及隶属关系要求不同，因而造成现有对无人机专业人员的培养是松散的，其体现在学生