固定翼無人機集群的未來發展

固定翼無人機集群協同執行任務已經成為無人機系統應用的重要發展趨勢。自20世紀90年代以來，無人機在軍民領域受到了空前的關注並得到了迅速發展。因響應速度快、使用成本低、部署靈活等獨特優勢，無人機被普遍認為是未來信息化發展的重要平臺。但是，由於環境複雜性和任務多樣性，單無人機通常難以滿足很多實際任務需求，比如複雜惡劣的戰場環境，遮蔽物眾多的城市環境等，單無人機由於機載設備數量、感知視點及範圍受限等缺陷，通常難以執行持續目標跟蹤、全方位飽和攻擊等任務。故而，集群協同執行任務逐漸成為趨勢。相比於單個無人機，擁有分布式特徵的無人機集群在協同執行任務方面具有諸多優勢。具體而言：

1) 具有分布並行感知、計算和執行能力，更好的容錯性和魯棒性等。集群中的多架無人機可以通過異質傳感器的互補搭配，實現傳感的並行響應；可以通過執行器分別執行子任務，實現總任務的分布執行。當部分無人機出現故障時，其他無人機可以替代它完成預定任務，使集群系統具有較高的容錯性和魯棒性。比如，在使用集群執行察打一體任務時，無人機集群可調整不同無人機攜帶的不同偵察設備(如光電吊艙、合成孔徑雷達(SAR))的姿態，對目標進行全方位、多角度偵測，提高感知範圍和精度；可從多視角進行態勢感知，比如重點區域/敏感目標的三維實時重構、隱藏/偽裝目標的深度挖掘和學習分類等，獲取不完全甚至衝突的局部態勢信息；同時也可以對顯著目標的異常行為進行分析和預判，比如敵方人員是否準備發動襲擊、車輛/坦克是否集結進入作戰準備、飛彈是否進入發射狀態、作戰飛機是否準備起飛等；可從不同角度對同一高價值目標同時發動全方位飽和攻擊，提高殺傷力和命中率。當由於自身故障或敵方攻擊造成的部分無人機損失時，集群系統可通過敏捷重組，確保對重點目標的觀測或打擊效能不降級。

2) 可提升任務執行能力，完成單機完成不好或者不能完成的任務。協作的無人集群系統能夠實現超過單個智能無人系統疊加的功能和效率，具備良好的包容性和擴展性。在大地測量和氣象觀測等領域，無人機集群攜帶分布載荷可完成單機無法完成的多點測量任務；在環境監測等領域，可組成移動傳感器網絡有效監測大範圍的空氣品質。在軍事領域，無人機集群可以形成點面結合、靈活分組的自主系統，完成單個大型人機無法完成的任務。比如執行協同察打任務的無人機集群，部分無人機可以執行未知區域搜索的任務，部分無人機可以執行重點目標跟蹤的任務，部分無人機可以執行目標打擊任務等；甚至可通過接力方式，實現對穿越山洞等遮蔽環境目標的持續跟蹤。

3) 具有更高的經濟可承受性。通過合理的布局和協同控制，能夠使用分散式的低成本無人機集群系統代替成本高昂的單個複雜系統，實現更多的經濟效益。基於小型化、集成化、模塊化的設計理念，和信息化、自動化、網絡化的管理使用方式，可極大降低無人平臺的生產、運輸、維護、保障、使用成本。1 000架規模的無人機集群系統，其成本將低於1顆偵察衛星或1架有人機，但其綜合效能有望超越1顆偵察衛星或1架有人機。

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