淺析無人機“蜂群”技術的六大核心要素

微型無人機在軍事上的應用有著廣泛的前景。試想：千架無人機“蜂群”亮相，打造成一個集群作戰的智能蜂群，戰斗力就將以數量級提升。這樣的“蜂群”可以覆蓋廣泛的偵查監控范圍，相互之間、與后方指揮控制中心之間高速互聯，將大量個體融為一個無孔不入的作戰集群。部分無人機攜帶小體積爆炸物摧毀目標，可以實施打擊任務。

據媒體消息，近期中國電科集團電科院展開了陸空協同的無人機“蜂群”系統，進行相關試飛工作和驗證試驗?？梢杂行┤诉€不清楚這個無人機“蜂群”系統到底是個啥？實際上無人機“蜂群”是指一組具備部分自主能力的無人機在有/無人操作裝置輔助下，實現無人機間的實時數據通信、多機編隊、協同作戰，并在操作員的指引下完成多種作戰任務，包括戰場偵察、對地打擊、防空壓制、電子干擾、充當誘餌、通信中繼等等。如同自然界的蜂群一樣，既有很大的數量同時在空中飛行，又有各自不同的分工。而本次試驗的“蜂群”無人機可以采用陸上發射、空中投射的方式，從公布的視頻畫面可以發現，“蜂巢”無人機在地面是由48管發射裝置進行快速發射，能夠在很短時間內將大量無人機發射到空中；在空中則是由直升機進行懸停投放，在展開的降落傘減速穩定作用下，無人機調整好姿態進行飛行。據悉，這款無人機系統一次可發射200架無人機，形成龐大的“蜂群”，使打擊效果倍增。而從整個流程中，也能看出本次試驗基本都是基于實戰化。這也意味著一旦我國首個實用化的無人機“蜂群”通過測試，那么恐怕距離服役也不會太遠。 ?

而一直對無人機“蜂群”技術高度重視的美國人，在得知這個消息后，也發出了不一般的評價。據美國《戰爭地帶》發表文章稱，從公布的視頻中可以看到，無人機群代表了中國軍隊現在具有的實際作戰能力，整個系統，尤其是地面移動發射器，看起來確實非常成熟，所有這一切都在強調，即使中國現在可能沒有無人機集群作戰的能力，但是有個不可忽略的事實是，這些“蜂群”無人機已經越來越接近于實際部署，并且從地面和空中多個平臺部署的集群，可以從多個方向接近目標區域，這將使整個系統具有極大的靈活性和彈性。而更讓他們感到擔憂的是，無人機集群天生就很難防御，其最明顯的應用之一就是使敵方的防空系統失去作用，美媒認為，即使是用當今最好的短程防空系統，也很難抵御“蜂群”無人機這種飽和性的攻擊。簡單來說，就是依據現有的手段，根本是攔截不了的。從美國人的評價，我們也可以看出這種無人機“蜂群”技術的強大之處。

早在2016年，美國軍方進行了F/A-18“超級大黃蜂”戰斗攻擊機釋放無人機蜂群的測試。3架F/A-18戰斗攻擊機放出130架“山鶉”微型無人機，組成一個協調的集群，集體安全飛到指定目標位置。這只是一個短暫的試驗，標志了美國已具備了控制蜂群的能力。無人機“蜂群”戰術看似簡單，但實際涉及多種高科技“人工智能”先進技術，在這個智能化的集成系統當中有六大核心技術：

其一：集群控制算法

多無人機系統要實現相互之間的協同就必須確定無人機之間邏輯和物理上的信息關系和控制關系，針對這些問題而進行的體系結構研究，可以將多無人機系統的結構和控制有機的結合起來，保證多無人機系統中信息流和控制流的暢通，為無人機之間的交互提供框架。集群控制算法不僅要保證多無人機之間有效的進行協同，而且不依賴于無人機的數量，即無人機可以隨時退出或者加入集群，而不影響控制系統的整體結構。

其二：網絡通信設計

在多無人機協同任務自組織系統中，無人機作為通信網絡節點。其空間的布局決定了網絡的拓撲結構，而不同的網絡拓撲結構有著不同的通信性能。在一定的通信拓撲及性能條件下，根據所執行的任務分配通信資源，提高通信質量，是集群技術的難題之一。

其三：控制算法與通信技術的耦合

多無人機為了提高協同完成任務的效率，需要進行信息交互。為了促使所交互的信息及時完整地進行傳輸，對于通信網絡性能就有了一定的要求?；谕ㄐ刨|量約束的協同控制方法，就是在當前的通信服務質量約束條件下，設計多無人機協同控制方法，并在這種控制方法條件下，使多無人機的運動既滿足任務需求，又可以使多無人機構造的通信網絡性能，滿足通信及時完整傳輸的需求，進而提高多無人機協同完成任務的效能。

無人機蜂群可摧毀航空母艦作戰系統

其四：任務規劃技術

為了實現無人機之間有效的任務協同，同時保證控制結構不依賴于無人機的數量，構建多無人機協同任務自組織系統分布式體系結構。各無人機的基本行為和簡單任務由無人機自主完成，當面臨復雜任務和需要協同任務時，當前無人機可以把任務信息和資源需求發布到由各無人機組成的網絡系統上，其他無人機則根據各自當前的任務和資源情況予以響應。這樣任意一架無人機的退出或者加入，都不會對系統組織結構帶來影響。

其五：路徑規劃技術

無人機在實際飛行中如果發生突發狀況，必須進行航跡重新規劃，以規避危險和變換需求。為滿足協同工作的實效性，重新規劃所采用的算法必須具有實時、高效的特點。因此可以根據蜂群算法領域搜索的特點，以參考航跡的突發威脅作為“領航峰”航跡，“領航蜂”僅在參考航跡的突發威脅段進行領域搜索，而不需要對整條航跡進行搜索，由此可以快速獲得修正航跡段，并替換原突發威脅航跡段。在整個飛行過程中，無人機可以根據獲得的威脅信息，不斷修正參考航跡，直至抵達目標節點。

其六：編隊控制技術

在模型算法上，保持一定空間距離的無人機集群可以看作一個高階群系統識別與時變編隊問題。其控制問題具有挑戰性，集通信時延的存在又為編隊分析增加了難度。

無人機蜂群作戰概念

總結：無人機群技術，正處于快速發展階段，隨著科學技術的不斷發展，無人機自主智能的不斷提高，無人機集群必將成為未來無人機發展的主要趨勢之一。由此演化而來的無人機“蜂群”作戰，已經成為一種全新概念的作戰模式，對未來戰爭的影響也將是顛覆式的。

審核編輯：黃飛

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