臨地空間圖。
臨地安防技術體系。
相干光探測。
穩定探測。
多模態認知計算。
群體智能決策。
涉水光學。
跨域偵察與聯合登陸。 圖片均由李學龍提供
近日，西北工業大學校學術委員會副主任、光電與智能研究院教授李學龍在中國飛行試驗研究院的學術會議上作了“臨地安防”的專題匯報。
2014年，我國提出了總體國家安全觀的概念，如何構建新時代國家安全體系，應對國家面臨的安全形勢，更有效地維護國家主權、領土完整以及海洋權益，是我國必須面對的問題。 特別是隨著科技的發展，在低空空域、近海水域等多個方面出現新的安全防衛問題。 臨地安防也關乎民生，低空的立體交通、海洋牧場的發展、船舶和港口附近的水下監控、自然災害的救援等等，都是臨地安防體系的典型應用場景。
為此，就構建臨地安防技術體系問題，《中國科學報》采訪了李學龍教授。
臨地安防是指面向臨地空間內防衛、防護、生產、安全、救援等需求的多元化、跨域化、立體化、協同化、智能化技術體系；具體應用場景包括低空安防、水下安防以及跨域安防等。與傳統臨近空間或近地空間不同，臨地空間主要是海平面以下100米（大陸架平均水深）到地面以上1000米（低空空域開放高度）的核心區，基本覆蓋人類主要生產生活空間，以及現代戰爭低空超低空及水下作戰空間，如圖1所示。
從應用場景來看，臨地安防技術體系下的低空安防、水下安防、跨域安防覆蓋面十分廣泛，面臨的任務形態具有更加多元化、跨域化、立體化、協同化、智能化的特征，如圖2所示。
“為此，可以看出，臨地安防技術體系屬于前沿交叉學科與技術領域，不獨立于現有的眾多其他學科領域/技術體系，在包含相干光探測、穩定探測、多模態認知計算、群體智能決策、涉水光學以及跨域遙感等六大研究/技術方向的同時，更廣泛地涉及航空航天、深空深海、機械電子、信息/量子通訊、新材料、能源動力等眾多學科與技術領域的交叉融合。”李學龍進一步強調。
相干光探測：在臨地安防任務中，首要步驟是實現實時、精準的目標信息獲取，而相干光探測可以實現這一目標任務。相干光探測得益于相干光源亮度高、方向性強、單色性好等特點，該項技術能夠在臨地安防任務中快速建立起“數據/信息優勢”，從而實現臨地空間更遠、更清、更快的目標探測。具體而言，典型的相干光探測系統包括相干光源、相干光的大氣傳輸以及光電探測器件三部分。李學龍簡要地講解。
穩定探測：臨地空間中，如何實現在包含水下、湍流、弱光、高溫、振動、高動態等大量的極端環境下，更清晰、更精準、更穩定地探測，可以說對臨地安防系統的穩定性和可靠性至關重要。而穩定探測就是面向臨地安防前端高質量感知，著力于建立物理先驗與智能算法的互反饋機制，拓展傳統光電設備的探測能力，實現極端條件下的高質量穩定成像，突破復雜條件下的高精度測量理論與技術。
多模態認知計算：在臨地安防的實際應用中，通常需要處理來自光學、聲學等不同傳感器的大量多模態數據。根據研究導向不同，多模態認知計算可大致分為多源傳感分析和通用多模態學習。
臨地安防開放環境中，傳感的數據、樣本類別等分布往往差異較大，傳統的傳感數據分析方法失效。多源傳感分析是一種有效的解決途徑，通過分析不同傳感模態數據的關聯關系，實現少標注樣本、零標注樣本下的場景理解，對臨地安防自主感知、情報偵察和災害救援等場景具有重要意義。而通用多模態學習主要研究通用多模態數據的基礎學習理論，嘗試利用多種模態的一致與差異特性實現模態協同，提升機器的信息提取能力，突破經典機器學習模型的理論與性能瓶頸。
群體智能決策：主要面向臨地安防任務的臨地空間群體行為安全，致力于實現群體行為的精準感知與協同控制。尤其在軍事領域，群體智能決策優勢顯著，可使由無人機、無人車、社交機器人等自主無人系統組成的群體，在通信網絡的框架下，通過任務規劃、智能決策和協同控制完成多種復雜行動任務，并具備高度分散、靈活機動、動態可組、自主協同等優勢。群體智能決策包含自主交互和決策控制（組內協同與組外對抗）兩大核心技術。
涉水光學:水覆蓋了71%的地球表面。我國擁有的水域面積接近國土面積的三分之一，并且大部分水域屬于海洋，是生態、資源、社會、經濟、安全的重要戰略發展空間。回聲定位技術在第二次世界大戰后得到快速發展。但是當探測一個水中動態目標時，使用聲波就必須考慮時間損耗，而光波是可以忽略不計的。因此，亟須發展以水為介質的光學技術，即涉水光學。
涉水光學是涉水環境中可以采用的光學技術，在探索、研究、生產、應用過程中的研究手段主要包括涉水光學信息獲取、涉水光學信息傳輸及處理。
跨域遙感：這是多種跨模態、跨場景、跨任務遙感手段協同探測與解譯的理論與技術。臨地安防場景下的跨域遙感主要關注低空無人機監測、極端災害預警與救援、軍事目標偵察等典型任務。跨域遙感主要面臨三大難題：極端環境數據擾動、高維跨模態數據冗余、跨域信息的有效聯合，其理論和技術的構建離不開穩定探測、多模態認知計算、群體智能決策等相關技術的支撐。
“臨地安防技術體系涉及的任務具有多元化、跨域化、立體化、協同化、智能化特征。代表性的應用包括空中立體交通管控、低空/超低空對抗、極端災害監測預警、自主智能搜尋救援、海洋牧場、全天候水域監視、港口安防以及跨域偵察與聯合登陸等方面。”李學龍講。