中国船舶集团首席科学家韩玮：中国低空经济虽处于萌芽阶段，但也应着手考虑系统架构建设

作者 | 李军

编辑 | 杨睿琪、刘毓坤

凤凰网科技讯 9月20日，昨日，“凤凰羽丰 智领低空”首届低空经济创新引领大会在北京丰台举行。中国船舶集团首席科学家韩玮发表了关于无人系统架构设计与应用的主题演讲。在演讲中，韩玮表示虽然中国的低空经济属于萌芽阶段，但也应着手开始考虑系统架构的建设。

韩玮表示，国外无人机系统发展非常快，具有集群化、体系化、智能化、低成本、模块化等特征。而算法、软件和数据是新型生产力领域共性的东西，重要性越来越大，不仅是建设低空经济系统架构的重要生产要素，而且是重要的产出。

总的来说，低空经济现实发展状态和军用无人装备发展状态，彼此可借鉴的东西不少。立足全国产化，适用于更多无人平台，支持大规模、分布式的总体设计，向智能化方向发展是二者的未来趋势。

据了解，首届低空经济创新引领大会以“凤凰羽丰 智领低空”为主题，由北京低空经济产业发展联盟和凤凰网共同主办。大会汇聚顶尖专家学者，通过深入交流前沿科学技术，探讨行业发展趋势，发布最新创新成果，共绘低空应用新图景。

以下为演讲全文，经编辑发布：

非常荣幸受大会组织单位的委托，分享我的工作经验和心得，我来自中国船舶集团，我们在无人装备领域，尤其是在系统集成层面做了一些工作，“军工技术和民用技术相互融合借鉴”，从这个角度把我的经验跟大家做一个分享。

海上无人系统基本发展趋势。

无论从顶层规划要求，还是从系统设计的角度来说，无人装备和无人系统在海上的应用呈现一种“体系化运用”状态，从这个角度来说跟“低空经济”有相似的地方。体系化运用涉及到整个系统集成架构设计和规划，有政策层、制度层，也有技术层的规划。我们作为军工科研院所，研究的就是技术层面如何更好地发挥无人装备，尤其是集群装备的优势和好处。

党的二十大报告指出，加快无人智能作战力量发展，增加新域新质作战力量比重，体系化推进新质战斗力建设。从定义来说，海上智能无人系统包括在海上各种无人平台、无人艇、无人潜航器、水下预置武器和水下无人机等，可以单平台独立运用，也可以通过自主网络和智能算法来进行运用集成，具有高涌现性、自组织性、集群智能性等一系列的特点。

从空间来说，机动空间范围更广，适应性、灵活性更高。时间上，无人装备从3D到4D，具备长期性、稳定性，深入性。同时具备力量优势，包括不对称优势、持续使用优势、体系优势，乌克兰战争已经深刻反映这一点，已经出现了有人部队向无人机投降。这些都是无人装备的特点。

海上智能无人系统的基本组成，除了平台，还包括集群整体控制中心及外部控制系统，跟所谓的低空管控从架构来说差不多。另外从国外的角度来说，国外无人机系统发展非常快，具有集群化、体系化、智能化、低成本、模块化等特征。第一，是有作战理论支持，某种意义来说就是政策支持。中央鼓励开展低空经济这叫政策支持，平台支持就是我们要有优秀的航空器，以及大量协同验证的实验和应用。第二是，庞大的数据系统，设计的东西太多了，数据比较密集；第三是，智能驱动，大量数据融合和交叉业态融合，集成比较复杂，涉及到多类异构，时效性要求比较高。

架构设计的角度，追求的是模块化、分布式计算、实时优化和智能决策，这是受到严重挑战的问题。“架构”国外也在做，美国人最早做的是无人系统的控制系统架构UCS；另外一个是无人系统的联合架构JAUS，这是无人机的。美军无人机的联合架构，去年正式发布了海上无人系统通用无人系统架构——UMAA。这几个架构的特点，是从数据模型和设计组件框架，向框架更内部的模块来进行深入和集成。

UMAA定义四个部分，平台接口、数据模型和管理方法等。平台接口定义了平台与载荷之间、平台与控制站、有人与无人，这里有一个非常有意思的地方，无人机平台非常多，能够用于海上平台作战的更多，如何优选？载荷能力和服务能力优选？控制算法的优选？这些都是架构算法要考虑的。 UMAA定义了八个高级功能及其标准服务接口，定义了相关软件库的接口，定义了服务库，最大程度实现异构互联和优中选优。

总的来说，第一，未来海上装备的是重要发展方向，需要加快发展；第二，高度复杂性对系统架构提出了严峻挑战；第三，国外发展的时间比较长，国内军民都在做，比如海军发表了无人装备互操作2.0，很多东西还是在过程当中，咱们低空经济属于萌芽阶段，也应该着手开始考虑，等到了一定发展阶段，所有的烟囱都起来了以后，再从系统、体系层面加强关系，那个时候有点晚了。

海上无人系统设计理念。

无人装备有哪些特点？需要做无人架构有特色的设计。

第一个无人装备包括无人机装备，新技术迭代非常快，要求架构具备独立升级和高效集成能力，包括现在的汽车，大量的OTA、实时在线升级、数据整理等，做整个系统架构设计的时候，就要考虑可集成和可部署。

第二个低成本、高可靠的装备特点，模块化和高复用也是关注点。

第三个算法、软件和数据，这都是“新质生产力”领域共性的东西，重要性越来越大，不仅是重要的生产要素而且是重要的产出。

第四个高效异构，可互操作。我们通过三个方面来做这个事情，第一个充分解耦；第二个充分抽象，包括硬件资源抽象、服务抽象，还有面向服务的架构设计；第三个自主互联开放性，这是我们从设计方法的角度。

设计目标，在复杂的海上系统当中，实现统一通信、统一数据、统一接入、统一计算，为更大规模集成奠定基础，最终实现既开放又可靠，既安全又高性能的无人系统体系架构，从这里边也做了我们架构设计的工作，一个要确保行为一致性；第二个确保数据一致性；第三个要对业务敏捷性有充分的考虑；第四个功能与数据解耦；第五个管理与维护的独立演进。

充分利用物联网技术先进技术，来实现轻量级网络代理架构，从而实现整个系统的可靠性。在总体任务目标下，如何对任务实现分解，在任务分解的情况下，如何寻找最优的服务组合，通过服务组合来实现最终的任务，这是比较技术的东西。

海上无人系统的总体架构设计。

第一部分我们说了它很重要，第二部分说了它要解决什么，第三部分系统架构到底从哪些方面入手。

第一个任何一个产品都有软硬件架构设计，第二个功能域设计，第三个接口规范设计、第四个架构集成设计。

第一，软硬件架构设计，结合具体产品和实践，来做整体的介绍。

首先我们是做海上，海上平台基本上都是无人艇、无人船、无人机等，艇端包括结构、动力、电力、自主控制系统、载荷设备等，对这些东西我们做一个整体软硬件接入设计，实现异构设备接入，设备虚拟化，虚拟化之后的软件服务化调度和调用，从这个角度来说对外暴露一致的控制接口，将底层控制流程彻底透明化；第二个将控制器上层控制软件和应用软件，进行服务化封装，来提供系统整体灵活性。

从物理域的角度来说，我们要能够接入相关的载荷设备，这些相关载荷设备在海上有它的特殊性，因为海上是比较清晰在走通用平台+任务载荷的方式，再加一个APP来实现特定任务。从这个角度来说，跟现在平台角色任务单一化设计原则不一致，为后续能力资源化提供基础。

第二个控制域，一个是对各类资源实现抽象和虚拟化；第二个能够组件化对任务需求进行独立开发，实现典型场景的任务包，在场景开发过程中尽可能与平台无关，这就能够解决刚才所说的问题，你的产品到底适不适应未来新增的场景需求，可以适应，但是这个适应要在系统设计当中要提前做工作。

整体包括上面的流程应用服务轻量化、中间服务代理整个网络化、所有设备的算法载荷抽象化，这里面都有相关的工作。

目前做到的就是，海上基本上所涉及到的载荷，无论是雷达、导航类雷达、激光雷达、主机、动力等，我们目前的工作不少于二十多种载荷，已经实现整体接入和模块化换充。

从功能域视图来说，在架构设计当中一定是有服务场景和任务化需求，为了以后更便于顶层做基层或者在系统层面做集成和使用，要对通用功能和通用功能所属范围进行界定，只有这样，我们才能更好管理相关的生态和业态所带来的一系列算法核心技术革命。从无人装备角度来说，从功能域的角度来说分为七个主要的功能域，探测感知域、自我感知域、态势认知域、自主决策域、航行控制域、任务控制域和运维支持域。

这里面有一些具体的例子，探测感知域对海上来说主要是声呐、光学、雷达等，我需要对特定载荷设备做抽象，抽象以后相关载荷设备全都服务化，为传感器管理服务和环境感知服务、目标属性感知服务来提供服务的支持，从而为上层应用服务，把底层的东西透明化。

第三个接口规范设计，我们要做整个系统集成，从底部开始说定义了硬件基础和软件基础；从中部定义功能范围和功能模块；再往上就要定义如何交互，功能之间如何交互，包括域型信息集成机制，这里面包括发布定位、请求应答等；再一个平台和平台之间，内部通用机制和平台之间的外部通用机制，这里面都要做相互信息定义。再一个以服务为边界来进行服务界定和服务集成，最后要有一个核心的协议，来将各种集成服务进行统一管理，包括虚拟设备化，包括地址无关的过程调度等等。

刚才说到，对无人平台非注册状态的一种管控，某种意义就看它的开放程度，如果在初始定义当中有相关开放程度，地址无关调用有一定权限的情况下，就可以对飞行和状态进行界定，这是虚拟化接入的规范。

海上无人系统的集成架构设计。

无人装备不光是无人平台一项，也不是无人平台+所有的载荷设备就能完成相关工作。新质新域带来很多新的生产要素，模型、算法、数据等，除了装备本身，后面一系列包括测试、演进、算法仓库等，这些是更庞大的资源和更需要投入和实际使用。我们不可能界定一个飞行器，举个例子，真正走实飞认证那是很困难的，但是在船上，尤其是在船舶领域，大量国外的船级社都在走虚拟认证的路，把一些工作通过虚拟设备来进行认证，适航次数会大大减少，这也是无人装备发展的特点，大家没怎么关注它，但是它在战场上突然出现了，这是总体部署的情况。

再一个数据流转关系和数据管理的逻辑层次，再一个相关应用我们怎么把数据用起来，怎么实现数据对我们实际系统的反馈。

中国船舶集团在架构上我们也形成了自己的产品，玄龙无人艇操作系统，还有配套一系列仿真测试和数据采集分析等等软件，以及各种装备类的比赛，产品、集群运用，还有大量的实验。

未来展望。

总的来说我们军方部门有这个要求，立足全国产化，适用于更多无人平台，支持大规模、分布式的海上无人集群的总体设计。

第二个功能设计，肯定是要向智能化方向发展；

第三个载荷接入要能够支持更多的服务级服务迁移和调用。

从我的工作角度来看，低空经济现实发展状态和军用无人装备发展状态，彼此借鉴的东西还是不少的。

感谢各位的聆听，我的汇报就到这里，谢谢。