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期刊简介
期刊名称：无人系统技术
英文刊名：Unmanned Systems Technology
出版周期：双月刊
语种：中文
主管单位：中国航天科工集团有限公司
主办单位：北京海鹰科技情报研究所
主编：刘海丰
国内统一刊号(CN)：10-1565/TJ
国际标准刊号(ISSN)：2096-5915
水空跨域航行器：跨介质动力学与智能控制研究进展
孟宇航;吴东;唐浩然;向峥嵘;水空跨域航行器能够在空气与水体之间实现跨介质运动，在海洋探测、水下搜救及军事侦察等领域具有广阔应用前景。然而，由于空气与水体之间存在显著的物理特性差异，航行器在跨介质运动过程中面临结构设计复杂度高、动力学建模难度大以及稳定控制难度高等挑战。本文在调研国内外相关研究成果的基础上，对水空跨域航行器领域的研究进展进行了系统综述。首先，从结构设计角度对现有航行器进行了分类，根据结构特点将其划分为仿生驱动型、结构重构型和切换型三类，并分析了各类航行器的特点与适用场景。随后，从动力学建模角度综述了航行器在空气与水体中的动力学特性差异，以及入水、离水等关键跨介质阶段的建模方法，并总结了跨域过程中涉及的关键问题。在控制系统设计方面，归纳了现有研究在姿态控制与跨介质过渡控制等方面的研究进展，对不同控制策略的特点进行了分析与总结。最后，对自主规划、智能控制及多航行器协同控制等未来研究方向进行了展望，以期为水空跨域航行器的后续研究与应用提供参考。
面向非结构化环境的高机动地面无人运载系统设计与实现
吴思漫;张一驰;周建山;段续庭;曲凯歌;田大新;针对非结构化地形中地面无人运载平台在复杂障碍构型下易出现局部规划停滞、通过性与运行稳定性难以兼顾的问题，本文提出了一种面向非结构化环境的高机动地面无人运载系统架构及改进人工势场路径规划方法。首先在结构方面，平台采用摇臂-轮组六轮被动悬挂以保持多轮持续接地，提高越障通过性，并集成阿克曼转向系统以提升低速机动能力。其次在系统方面，构建“感知规划—底盘控制”分层解耦架构，实现环境感知、稠密占据栅格建图、路径规划与底盘执行的协同运行。然后在规划方面，提出分段引力势函数与有限半径斥力势函数以增强目标可达性与避障性能，并引入导航函数思想缓解局部极小问题。最后，真实样机外场对比实验表明，本文方法任务成功率较DWA提高25%；平均通过时间较基础APF缩短22.0%。外场通过性试验进一步验证了平台在非结构化颠簸路面与台阶攀爬等典型工况下的稳定运行能力，可为复杂环境下地面无人运载系统的平台化设计与外场验证提供参考。
多策略改进海星优化算法的移动机器人路径规划
王玲芝;李洁;韩忠杰;针对传统海星优化算法（SFOA）在移动机器人路径规划中存在的搜索效率低、路径稳定性差以及路径不平滑等问题，本文提出了一种多策略融合的改进型海星优化算法（ESFOA）。首先，采用Piecewise混沌映射对初始种群进行优化，以增强种群多样性。其次，为实现探索与开发阶段的动态平衡，设计了基于种群适应度分布的自适应探索概率机制。在搜索阶段引入随机差分与维度自适应引导策略，在开发阶段融合精英引导的多臂动态差分策略，以提升算法的全局搜索能力与局部开发能力。同时，在SFOA探索和开发阶段的基础上，引入结合Lévy飞行策略的双向种群进化动力学机制，以增强种群的多样性与算法的搜索能力。通过在CEC2022测试函数上的对比实验，以验证所提出改进海星优化算法的寻优性能。分别在20×20和30×30栅格地图上进行路径规划实验后，采用带安全校验的局部Bezier平滑策略对路径进行平滑处理。实验结果表明，ESFOA在移动机器人路径规划问题中路径长度分别较SFOA减少了4.44%和10.07%，路径稳定性分别提升了74.30%和80.38%，且平滑后的路径能够保持较好的安全性与连续性。因此，本文提出的ESFOA具有更好的寻优性能，为移动机器人路径规划提供了高效且可靠的解决方案。
基于多维物理约束的水下导引光源分割方法
胡明龙;郑岩;徐成龙;魏俊琪;水下自主航行器（AUV）的自动回收与对接依赖高精度的视觉导引，而导引光源的精准分割是获取AUV相对位姿的关键前提。然而，现有深度学习分割方法多采用通用损失函数，未充分利用导引灯高亮度、规则几何形状等任务特性，在水下成像模糊与复杂干扰环境中易出现边界锯齿及背景区域的孤立误检，从而影响后续定位与姿态估计的稳定性。针对上述问题，提出融合物理先验的BS-Dice损失函数，该损失函数在标准Dice损失基础上，创新性地引入亮度权重项以增强对高亮核心区域的关注、边缘感知项以约束几何轮廓的平滑性、一种可微的背景误检比例抑制项，通过惩罚预测响应在背景区域所占比例，在端到端训练中降低非目标背景响应并间接减少孤立误检。除此之外，构建包含981张图像的水下导引灯分割基准数据集，并面向对接任务的高安全性需求，引入误检率与目标召回率两项目标级评价指标。在U-Net、DeepLabV3+等12种主流网络架构上的大量实验表明，所提方法整体优于现有基准方法。实验结果显示，使用BS-Dice训练的模型在保持较高分割精度的同时，将边界拟合误差降低至0.66px，并将误检率显著降低至0.53%。该方法有效缓解了水下成像模糊与伪影干扰问题，为AUV的精确导引与安全回收提供了可靠技术支撑。
面向弹道在线智能规划的飞行器轻量化代理模型构建
阮迪望;张圣胥;李会波;吴先宇;赵伟;随着航空航天技术的发展，智能化飞行器在军事任务中对实时弹道在线规划提出更高要求。针对传统轨迹优化方法存在的计算复杂、存储开销大，实时性不足等问题，本文提出了面向弹道在线智能规划的飞行器轻量化代理模型构建方法。首先，在铅垂平面内建立飞行器滑翔段动力学模型，构建以最大射程为目标的轨迹优化问题，采用直接打靶法与序列二次规划混合求解生成高精度最优轨迹数据集。然后，在此基础上分别训练支持向量回归（SVR）与物理信息神经网络（PINN）两类轻量化代理模型，并对其预测精度与计算效率进行对比。最后，实验结果表明，两类代理模型的预测精度均能满足工程应用需求，状态变量的平均绝对百分比误差均控制在0.5%以内；在计算效率方面，SVR和PINN代理模型的平均计算时间分别为0.0572 s与0.0025 s，相比直接打靶法与序列二次规划的16.5610 s提升了三个数量级以上。研究结果表明，所提出的代理模型在保证精度的同时显著提升了实时性能，能够满足智能化飞行器弹道在线规划的轻量化需求。
深度学习在自动驾驶领域应用综述
段续庭;周宇康;田大新;郑坤贤;周建山;孙亚夫;成熟的自动驾驶技术能够极大降低交通事故率,保障驾驶人员与行人的安全,优化交通流运行,但早期的自动驾驶系统可靠性与智能性都很低,不能满足实际应用需求。近年来,深度学习技术迅速发展,并与自动驾驶领域结合,其在机器视觉、自然语言处理等领域的成功应用使得自动驾驶越来越接近现实。介绍了目前自动驾驶系统的主流技术框架,并对其各模块中深度学习技术的应用情况进行系统梳理,将自动驾驶系统分为分解式和端到端式两种技术方案,并将分解式方案进一步分为感知、决策、控制3大模块,分别对以上两类解决方案中深度学习技术应用的历史沿革、研究现状以及典型算法性能进行综合评述。已有的研究成果表明,分解式方案的技术路径较为成熟,感知、决策、控制3个功能模块分工清晰,可解释性强,但系统复杂度高,计算量大,软件架构庞大,硬件要求高,应进一步简化各问题的算法,加强各个算法模块间的功能整合,降低系统复杂度与硬件要求;端到端式方案计算量小,硬件要求低,且系统复杂度低,但对算法要求高,安全性低,可解释性、可靠性差,建议未来通过完善智能道路基础设施,推进5G传输的应用,加强车路、车云协同,进一步完善现有算法来解决以上问题。
智能化战争与无人系统技术的发展
李风雷;卢昊;宋闯;郝明瑞;对军事领域无人系统技术的发展现状进行了综合评述,并对未来研究进行了展望。首先分析未来战争的发展趋势,指出未来战争将是智能化战争,并且无人系统是未来战争的主力军。随后通过列举美国在军用无人系统技术领域的发展现状,说明美国正在分布式、多域作战概念牵引下大力推动无人系统智能化技术的发展。最后从无人平台的智能化、武器系统的智能化及作战运筹的智能化三个方面对无人系统技术在未来智能化战争中的应用给出建议。综述表明,智能化协同的无人系统集群作战是未来战争的主要形态,人工智能、分布式是当前以及未来一段时间内无人系统技术的研究热点。
室内定位技术综述
孙大洋;章荣炜;李赞;由于室内环境下消费级、企业级应用的需求推动,基于室内位置的服务在信息系统中的重要性日渐凸显。室内定位技术作为基于位置服务的核心,存在众多的可选方案。从室内定位算法、测量技术和融合定位技术三个方面对各种室内定位技术进行梳理,并对距离测量、指纹定位、SLAM技术、惯性导航等多种适用于不同场景定位技术的基本原理进行综述;从定位技术特点、定位需求的角度对各种定位技术进行了对比分析;探讨了室内定位中的识别与分辨能力、定位系统容量、快速的定位系统部署能力等基于位置服务的问题,继而讨论了目前室内定位技术推向应用实践所面临的挑战。
美国CODE项目推进分布式协同作战发展
李磊;王彤;蒋琪;美国国防预先研究计划局(DARPA)为增强现有无人系统(无人机、导弹等)能力,使其更好适应拒止环境作战,发展了"拒止环境中的协同作战"(CODE)项目。通过对相关资料的梳理及分析,首先给出该项目的发展背景、愿景、目标等,然后介绍了该项目的研究内容、应用场景,接着重点阐述了项目涉及的重点技术、评估指标及实现情况,最后分析了该项目在分布式作战中的作用。
跨域协同：无人系统技术发展和应用新趋势
何玉庆;秦天一;王楠;随着无人系统技术的不断发展,多无人系统之间的跨域协同凭借其诸多优势成为当前无人系统领域研究和应用的热点。首先,阐述了无人系统跨域协同的概念形成与发展历程,并对未来发展趋势进行了展望;其次,系统梳理了国外多无人系统跨域协同技术的研究情况,分别从比赛竞技、项目研发和应用三个角度对美国、欧盟等无人系统跨域协同技术开展分析综述;然后,介绍了无人系统跨域协同的核心问题和技术体系;最后,通过对典型应用案例分析表明跨域协同对实际应用效能有明显提升作用,相关研究为我国未来无人系统跨域协同相关发展提供参考。
深度学习在自动驾驶领域应用综述
段续庭;周宇康;田大新;郑坤贤;周建山;孙亚夫;成熟的自动驾驶技术能够极大降低交通事故率,保障驾驶人员与行人的安全,优化交通流运行,但早期的自动驾驶系统可靠性与智能性都很低,不能满足实际应用需求。近年来,深度学习技术迅速发展,并与自动驾驶领域结合,其在机器视觉、自然语言处理等领域的成功应用使得自动驾驶越来越接近现实。介绍了目前自动驾驶系统的主流技术框架,并对其各模块中深度学习技术的应用情况进行系统梳理,将自动驾驶系统分为分解式和端到端式两种技术方案,并将分解式方案进一步分为感知、决策、控制3大模块,分别对以上两类解决方案中深度学习技术应用的历史沿革、研究现状以及典型算法性能进行综合评述。已有的研究成果表明,分解式方案的技术路径较为成熟,感知、决策、控制3个功能模块分工清晰,可解释性强,但系统复杂度高,计算量大,软件架构庞大,硬件要求高,应进一步简化各问题的算法,加强各个算法模块间的功能整合,降低系统复杂度与硬件要求;端到端式方案计算量小,硬件要求低,且系统复杂度低,但对算法要求高,安全性低,可解释性、可靠性差,建议未来通过完善智能道路基础设施,推进5G传输的应用,加强车路、车云协同,进一步完善现有算法来解决以上问题。
仿蝴蝶扑翼飞行器：研究进展、挑战与未来发展
肖扬宏;崔峰;张逸晨;赵佳欣;吴朝封;肖一鸣;以昆虫为灵感设计的仿生扑翼飞行器在近三十余年来的时间里发展迅速，而蝴蝶作为众多昆虫中极富特色的一种也得到了许多研究者的关注。国内外以蝴蝶为研究对象进行了许多的仿生学研究和仿生飞行器研制，尤其是近十年来仿蝴蝶扑翼飞行器的设计与制造取得了较大的进展。对这一热点领域的研究进行了综述。首先从仿蝴蝶扑翼飞行器（BIFAV）的升力机制研究、结构设计与制造以及驱动与控制方面，综述近年来所取得的研究成果；其次指出仿蝴蝶扑翼飞行器目前在大小尺度、飞行灵活性、续航时间、控制鲁棒性以及仿生的逼真性方面仍然存在研究挑战；最终表明其未来的研究将朝着更小的尺寸、更灵活的飞行与更可靠的控制、更高的仿生程度等方向进一步完善。
智能化战争与无人系统技术的发展
李风雷;卢昊;宋闯;郝明瑞;对军事领域无人系统技术的发展现状进行了综合评述,并对未来研究进行了展望。首先分析未来战争的发展趋势,指出未来战争将是智能化战争,并且无人系统是未来战争的主力军。随后通过列举美国在军用无人系统技术领域的发展现状,说明美国正在分布式、多域作战概念牵引下大力推动无人系统智能化技术的发展。最后从无人平台的智能化、武器系统的智能化及作战运筹的智能化三个方面对无人系统技术在未来智能化战争中的应用给出建议。综述表明,智能化协同的无人系统集群作战是未来战争的主要形态,人工智能、分布式是当前以及未来一段时间内无人系统技术的研究热点。
跨域协同：无人系统技术发展和应用新趋势
何玉庆;秦天一;王楠;随着无人系统技术的不断发展,多无人系统之间的跨域协同凭借其诸多优势成为当前无人系统领域研究和应用的热点。首先,阐述了无人系统跨域协同的概念形成与发展历程,并对未来发展趋势进行了展望;其次,系统梳理了国外多无人系统跨域协同技术的研究情况,分别从比赛竞技、项目研发和应用三个角度对美国、欧盟等无人系统跨域协同技术开展分析综述;然后,介绍了无人系统跨域协同的核心问题和技术体系;最后,通过对典型应用案例分析表明跨域协同对实际应用效能有明显提升作用,相关研究为我国未来无人系统跨域协同相关发展提供参考。
人工智能技术在智能医疗领域的应用综述
朱小伶;人工智能技术在医疗领域的应用有着很长的研发历史,医疗领域长期存在的一些弊病和痛点,也促使很多人工智能科研团队在不断深入探索。在此次抗击新冠肺炎疫情过程中,人工智能发挥了巨大的作用,也使我们进一步认识到了人工智能技术对智能医疗不可或缺的作用。对近期人工智能技术在智能医疗领域的相关应用成果进行了综合评述,并对未来发展趋势进行了展望。首先,结合人工智能技术对抗击新冠肺炎疫情的赋能,从医生、病患、医疗信息系统三个角度介绍当前人工智能技术对医疗领域的影响,并聚焦基于深度学习模型的人工智能技术在医疗领域的应用;随后,从新药研发、诊疗预测、医养机器人、知识推理四个角度概述医疗领域与人工智能技术深度融合的发展趋势;最后,从算法过拟合、不平等性明显、可解释性差、隐私保护、缺乏可靠验证等五个角度讨论人工智能技术在医疗领域应用所面临的挑战。
编辑部公告
比赛通知丨2026第六届智能无人系统应用挑战赛（第一轮通知）
2025第五届国际自主无人系统大会（ICAUS 2025）在上海顺利举办！
倒计时1天 | ICAUS 2025明日在沪启幕！
开幕倒计时3天 | 2025第五届国际自主无人系统大会（ICAUS 2025） 全量精彩日程公布
2025第五届无人系统高峰论坛报告专家揭晓（USS 2025 ）
2025“申达杯”智能无人系统应用挑战赛成功举办
报到直击丨青春闪耀正当时，带你一览挑战赛签到现场！
倒计时1天丨大赛准备就绪，我们明天见！！
倒计时3天丨2025“申达杯”智能无人系统应用挑战赛科目汇总来袭！
《无人系统技术》哈尔滨区域编委会会议顺利召开——建言献策 共谋期刊发展
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