人工智能技术在航空航天领域的应用

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1、人工智能技术在航空航天领域的应用摘要:本文对人工智能技术在航空航天领域中的一些应用进行了简要介绍,并对人工智能技术在未来航空航天中的应用进行了展望.关键词:航空航天;人工智能;自动化;专家系统一,引言"开发天疆"已成为美,俄,中,日,欧空局的科学家们最热门的话题,这些国家和地区先后制定了各自的空间开发计划,规模相当庞大,技术也非常复杂,多样,对可靠性的要求也越来越高.这就要求进一步提高机械化和自动化的水平,人工智能技术是达到这一目的的重要手段之一.它可以使一系列的复杂操作,管理和应用实现高可靠性,产生惊人的经济效益.人工智能在航天领域中得到了广泛的应用在美国,

2、一些著名的公司及大学,如麦道公司,波音公司,麻省理工学院,卡内基梅隆大学及美国陆,海,空三军等均已开始研究人工智能在航天领域的应用.在欧洲,欧洲经济共同体的欧洲信息技术研究与发展战略计划与法国发起的尤里卡计划合作开发人工智能技术.英国皇家飞行研究院研究将人工智能用于航天器和其它航天活动,用于故障分析及卫星,空间平台和空间站的辅助工作系统.航空航天工业是最前沿技术领域,因此最有可能采用先进技术,对人工智能系统需求量最大.下面分几个方面详细介绍人工智能在航空航天领域中的应用,以及在未来航空航天中应用的展望。二,人工智能在无人飞行器上的应用1.自动化和智能机器人.为

3、使卫星顺利完成飞行任务,大幅度降低造价,人们在卫星上大量地采用了自动化和机器人技术.早在1967年美国发射的勘测者3号飞行器上就装有机械臂,它在月球上完成了掘沟,地质调查和采集标本等工作,1970年苏联发射了"月球"16号和17号两个飞行器,飞行器上装有月球车,月球车在地面遥控下完成月面行走和摄影任务,车上的掘岩机还完成了标本采集工作.1978年美国海资号火星着陆飞船(一种先进的空间机器人),通过搭载计算机不仅成功地控制飞船安垒着陆,而且还在没有地面指令的情况下实现了长达58个火星日(每个火星日相当于24小时37分26.4秒)的探测;1977-1986年,美国

4、在旅行者探测器上采用了人工智能技术,完成了精密导航,科学观测任务,其上计算机收集和处理了木星和土星等各种不同数据.2.专家系统.美国NASA喷气推进研究所为"旅行者"探测器设计了具备由140个规则组成的知识库,可生成对行星摄影所需应用程序的专家系统,大幅度地缩短了执行应用计划所需时间(比手动操作速度大10-50倍),减少了差错,降低了成本.美国还研制了一种能分析卫星故障并可显示出具体对策的专家系统.它由250个规则构成,可以单一和多窗口形式对话,将专门用于通信卫星电力系统.日本三菱电机公司也试制出了人造卫星试验用的专家系统,应用专家系统信息卡,通过数据处理机M

5、ELCOMMX/3000与逻辑推理机MELCOM-PSI的有机配台实现自动化,省力化,可缩短试验时间,做到高速联机数据处理同时软件开发,功能修改也非常方便,提高了可靠性.三,人工智能在航天飞机上的应用1.人—机接口.采用人工智能技术,在地面站与飞船,航天飞机与机械手之间(人与操作对象问)建立起完美的人--机接口,利用通信回路把由人直接控制的直接控制系统和采用遥控方式控制操作对象的遥控系统联接起来.2.航天飞机上用的专家系统.在航天飞机的检测,发射和应用等过程中大量地采用了专家系统,包括加注液氧用的专家系统(LEX);执行飞行任务和程序修订用的专家系统(Expe

6、rt)发射应用系统(L—PS—2),采用知识库的自动检测装置(K—ATE);发射及着陆时的飞行控制(NAVE—X);推理决策用的信息管理系统等.四,人工智能在空间站计划等的应用NASA的先进技术咨询委员会认为空间站中有三个方面必须采用人工智能技术,才能实现高度自动化,确保可靠性.(1)空间站分系统,空间站应用,利用空间站在空间进行各种实验时的监控,故障诊断,舱外活动,交会对接,飞行规划等的专家系统.(2)空间结构物的组装,从航天飞机上卸下和移动补给物资手段的智能化.(3)卫星服务和空间工厂设备维修用的远距离操纵器/机器人,空间工厂设备控制和操作等用的专家系统.

7、该先进技术咨询委员会还确定了适用于空间站初始阶段和发展阶段的自动化和仿真机器人学的目标,事实上在初始阶段专家系统是作为支援系统,在发展阶段将作为一种综台性的信息和控制系统的控制部件用.当前,正在积极地开发以下系统用于美国国际空间站上.1.监视和故障诊断系统这一研究以环境控制/生保分系统和电力分系统为中心NASA约翰逊空间中心开发了一种用电化学方式清除飞船内二氧化碳气体的增加可靠性故障诊断用的专家系统.构筑在LISP计算机上,与这一系统有关的知识库和诊断规则,以及与程序有关的知识库均用框架形式表现.采用这系统后故障减少了一半以上(样机评价结果).美国波音公司研制

8、出空间环境控制用的专家系统样机,用它可