固定翼無(wú)人機(jī)集群協(xié)同執(zhí)行任務(wù)已經(jīng)成為無(wú)人機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用的重要發(fā)展趨勢(shì)。自20世紀(jì)90年代以來(lái)，無(wú)人機(jī)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(dú)特優(yōu)勢(shì)，無(wú)人機(jī)被普遍認(rèn)為是未來(lái)信息化發(fā)展的重要平臺(tái)。但是，由于環(huán)境復(fù)雜性和任務(wù)多樣性，單無(wú)人機(jī)通常難以滿足很多實(shí)際任務(wù)需求，比如復(fù)雜惡劣的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境，遮蔽物眾多的城市環(huán)境等，單無(wú)人機(jī)由于機(jī)載設(shè)備數(shù)量、感知視點(diǎn)及范圍受限等缺陷，通常難以執(zhí)行持續(xù)目標(biāo)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(shì)。相比于單個(gè)無(wú)人機(jī)，擁有分布式特征的無(wú)人機(jī)集群在協(xié)同執(zhí)行任務(wù)方面具有諸多優(yōu)勢(shì)。具體而言：
1) 具有分布并行感知、計(jì)算和執(zhí)行能力，更好的容錯(cuò)性和魯棒性等。集群中的多架無(wú)人機(jī)可以通過(guò)異質(zhì)傳感器的互補(bǔ)搭配，實(shí)現(xiàn)傳感的并行響應(yīng)；可以通過(guò)執(zhí)行器分別執(zhí)行子任務(wù)，實(shí)現(xiàn)總?cè)蝿?wù)的分布執(zhí)行。當(dāng)部分無(wú)人機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，其他無(wú)人機(jī)可以替代它完成預(yù)定任務(wù)，使集群系統(tǒng)具有較高的容錯(cuò)性和魯棒性。比如，在使用集群執(zhí)行察打一體任務(wù)時(shí)，無(wú)人機(jī)集群可調(diào)整不同無(wú)人機(jī)攜帶的不同偵察設(shè)備(如光電吊艙、合成孔徑雷達(dá)(SAR))的姿態(tài)，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行全方位、多角度偵測(cè)，提高感知范圍和精度；可從多視角進(jìn)行態(tài)勢(shì)感知，比如重點(diǎn)區(qū)域/敏感目標(biāo)的三維實(shí)時(shí)重構(gòu)、隱藏/偽裝目標(biāo)的深度挖掘和學(xué)習(xí)分類等，獲取不完全甚至沖突的局部態(tài)勢(shì)信息；同時(shí)也可以對(duì)顯著目標(biāo)的異常行為進(jìn)行分析和預(yù)判，比如敵方人員是否準(zhǔn)備發(fā)動(dòng)襲擊、車輛/坦克是否集結(jié)進(jìn)入作戰(zhàn)準(zhǔn)備、導(dǎo)彈是否進(jìn)入發(fā)射狀態(tài)、作戰(zhàn)飛機(jī)是否準(zhǔn)備起飛等；可從不同角度對(duì)同一高價(jià)值目標(biāo)同時(shí)發(fā)動(dòng)全方位飽和攻擊，提高殺傷力和命中率。當(dāng)由于自身故障或敵方攻擊造成的部分無(wú)人機(jī)損失時(shí)，集群系統(tǒng)可通過(guò)敏捷重組，確保對(duì)重點(diǎn)目標(biāo)的觀測(cè)或打擊效能不降級(jí)。
2) 可提升任務(wù)執(zhí)行能力，完成單機(jī)完成不好或者不能完成的任務(wù)。協(xié)作的無(wú)人集群系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)超過(guò)單個(gè)智能無(wú)人系統(tǒng)疊加的功能和效率，具備良好的包容性和擴(kuò)展性。在大地測(cè)量和氣象觀測(cè)等領(lǐng)域，無(wú)人機(jī)集群攜帶分布載荷可完成單機(jī)無(wú)法完成的多點(diǎn)測(cè)量任務(wù)；在環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域，可組成移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)有效監(jiān)測(cè)大范圍的空氣質(zhì)量。在軍事領(lǐng)域，無(wú)人機(jī)集群可以形成點(diǎn)面結(jié)合、靈活分組的自主系統(tǒng)，完成單個(gè)大型人機(jī)無(wú)法完成的任務(wù)。比如執(zhí)行協(xié)同察打任務(wù)的無(wú)人機(jī)集群，部分無(wú)人機(jī)可以執(zhí)行未知區(qū)域搜索的任務(wù)，部分無(wú)人機(jī)可以執(zhí)行重點(diǎn)目標(biāo)跟蹤的任務(wù)，部分無(wú)人機(jī)可以執(zhí)行目標(biāo)打擊任務(wù)等；甚至可通過(guò)接力方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)穿越山洞等遮蔽環(huán)境目標(biāo)的持續(xù)跟蹤。
3) 具有更高的經(jīng)濟(jì)可承受性。通過(guò)合理的布局和協(xié)同控制，能夠使用分散式的低成本無(wú)人機(jī)集群系統(tǒng)代替成本高昂的單個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)更多的經(jīng)濟(jì)效益。基于小型化、集成化、模塊化的設(shè)計(jì)理念，和信息化、自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化的管理使用方式，可極大降低無(wú)人平臺(tái)的生產(chǎn)、運(yùn)輸、維護(hù)、保障、使用成本。1 000架規(guī)模的無(wú)人機(jī)集群系統(tǒng)，其成本將低于1顆偵察衛(wèi)星或1架有人機(jī)，但其綜合效能有望超越1顆偵察衛(wèi)星或1架有人機(jī)。
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