固定翼無人機集群協(xié)同執(zhí)行任務(wù)已經(jīng)成為無人機系統(tǒng)應(yīng)用的重要發(fā)展趨勢。自20世紀90年代以來，無人機在軍民領(lǐng)域受到了空前的關(guān)注并得到了迅速發(fā)展。因響應(yīng)速度快、使用成本低、部署靈活等獨特優(yōu)勢，無人機被普遍認為是未來信息化發(fā)展的重要平臺。但是，由于環(huán)境復雜性和任務(wù)多樣性，單無人機通常難以滿足很多實際任務(wù)需求，比如復雜惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境，遮蔽物眾多的城市環(huán)境等，單無人機由于機載設(shè)備數(shù)量、感知視點及范圍受限等缺陷，通常難以執(zhí)行持續(xù)目標跟蹤、全方位飽和攻擊等任務(wù)。故而，集群協(xié)同執(zhí)行任務(wù)逐漸成為趨勢。相比于單個無人機，擁有分布式特征的無人機集群在協(xié)同執(zhí)行任務(wù)方面具有諸多優(yōu)勢。具體而言：
1) 具有分布并行感知、計算和執(zhí)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(zhì)傳感器的互補搭配，實現(xiàn)傳感的并行響應(yīng)；可以通過執(zhí)行器分別執(zhí)行子任務(wù)，實現(xiàn)總?cè)蝿?wù)的分布執(zhí)行。當部分無人機出現(xiàn)故障時，其他無人機可以替代它完成預定任務(wù)，使集群系統(tǒng)具有較高的容錯性和魯棒性。比如，在使用集群執(zhí)行察打一體任務(wù)時，無人機集群可調(diào)整不同無人機攜帶的不同偵察設(shè)備(如光電吊艙、合成孔徑雷達(SAR))的姿態(tài)，對目標進行全方位、多角度偵測，提高感知范圍和精度；可從多視角進行態(tài)勢感知，比如重點區(qū)域/敏感目標的三維實時重構(gòu)、隱藏/偽裝目標的深度挖掘和學習分類等，獲取不完全甚至沖突的局部態(tài)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(fā)動襲擊、車輛/坦克是否集結(jié)進入作戰(zhàn)準備、導彈是否進入發(fā)射狀態(tài)、作戰(zhàn)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(fā)動全方位飽和攻擊，提高殺傷力和命中率。當由于自身故障或敵方攻擊造成的部分無人機損失時，集群系統(tǒng)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(wù)執(zhí)行能力，完成單機完成不好或者不能完成的任務(wù)。協(xié)作的無人集群系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)超過單個智能無人系統(tǒng)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(lǐng)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(wù)；在環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域，可組成移動傳感器網(wǎng)絡(luò)有效監(jiān)測大范圍的空氣質(zhì)量。在軍事領(lǐng)域，無人機集群可以形成點面結(jié)合、靈活分組的自主系統(tǒng)，完成單個大型人機無法完成的任務(wù)。比如執(zhí)行協(xié)同察打任務(wù)的無人機集群，部分無人機可以執(zhí)行未知區(qū)域搜索的任務(wù)，部分無人機可以執(zhí)行重點目標跟蹤的任務(wù)，部分無人機可以執(zhí)行目標打擊任務(wù)等；甚至可通過接力方式，實現(xiàn)對穿越山洞等遮蔽環(huán)境目標的持續(xù)跟蹤。
3) 具有更高的經(jīng)濟可承受性。通過合理的布局和協(xié)同控制，能夠使用分散式的低成本無人機集群系統(tǒng)代替成本高昂的單個復雜系統(tǒng)，實現(xiàn)更多的經(jīng)濟效益。基于小型化、集成化、模塊化的設(shè)計理念，和信息化、自動化、網(wǎng)絡(luò)化的管理使用方式，可極大降低無人平臺的生產(chǎn)、運輸、維護、保障、使用成本。1 000架規(guī)模的無人機集群系統(tǒng)，其成本將低于1顆偵察衛(wèi)星或1架有人機，但其綜合效能有望超越1顆偵察衛(wèi)星或1架有人機。
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