【正文】 人機(jī)集群技術(shù)正處于快速發(fā)展階段，隨著戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的日益惡化，無(wú)人機(jī)自主能力的不斷提高，以及小型無(wú)人機(jī)的載荷也將實(shí)現(xiàn)多樣化，以后將會(huì)實(shí)現(xiàn)小型“察打擾一體化”無(wú)人機(jī)集群完全自主作戰(zhàn)。此外，面向復(fù)雜作戰(zhàn)任務(wù)，如何規(guī)劃多架無(wú)人機(jī)攜帶不同載荷配合作戰(zhàn)，這一系列問(wèn)題都有待解決。現(xiàn)如今有兩種方案：一是航跡規(guī)劃在任務(wù)規(guī)劃之前，航跡規(guī)劃的結(jié)果是對(duì)單個(gè)無(wú)人機(jī)執(zhí)行該任務(wù)的資源消耗代價(jià)的估計(jì)，是作為任務(wù)規(guī)劃的計(jì)算考慮的重要參數(shù)，這是目前最常見(jiàn)方案。在應(yīng)對(duì)突發(fā)情況，比如，無(wú)人機(jī)損毀，目標(biāo)變動(dòng)，任務(wù)更改等情況時(shí)，分布式任務(wù)規(guī)劃往往表現(xiàn)得比集中式較好。我們可以使集群的單個(gè)無(wú)人機(jī)不僅可以作為信息發(fā)送和接收節(jié)點(diǎn)，同時(shí)也可以作為信息轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，這樣集群損失某些個(gè)體后，系統(tǒng)的聯(lián)通性不受影響；(3) 與控制系統(tǒng)耦合性好，通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是為能更好的控制集群和完成任務(wù)而服務(wù)的，那么通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)必須和控制系統(tǒng)架構(gòu)相結(jié)合。 5)如果在任務(wù)中遇到個(gè)體損毀或者添加新的任務(wù)，對(duì)突發(fā)情況進(jìn)行分析，重新進(jìn)行任務(wù)分析，然后進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃和航跡規(guī)劃，繼續(xù)完成偵察任務(wù)；6)任務(wù)執(zhí)行完畢后，以一定的編隊(duì)形式依據(jù)飛行規(guī)則返回指定機(jī)場(chǎng)降落，任務(wù)結(jié)束。當(dāng)無(wú)人機(jī)的尺寸發(fā)展到可以單兵攜帶或者幾個(gè)單兵拆解組裝攜帶時(shí)，偵察任務(wù)將會(huì)變成全地形無(wú)死角偵察。無(wú)人機(jī)集群具有分布式探測(cè)能力和集群智慧，再加上集群如果具有動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)自愈合能力，那么集群偵察技術(shù)相比普通偵察技術(shù)有如下的優(yōu)勢(shì)。最近，在珠海航展上，中國(guó)電子科技集團(tuán)公司（CETC）披露了我國(guó)第一個(gè)固定翼無(wú)人機(jī)集群試驗(yàn)原型系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了67架規(guī)模的集群原理驗(yàn)證，打破之前由美國(guó)海軍保持的50架固定翼無(wú)人機(jī)集群的世界紀(jì)錄，預(yù)示著我國(guó)在這一領(lǐng)域已經(jīng)取得突破性進(jìn)展，進(jìn)入無(wú)人系統(tǒng)技術(shù)全球第一梯隊(duì)[30][31]。目前，很多算法被用來(lái)解決航跡規(guī)劃問(wèn)題，梯度法、樣條插值法、非線性規(guī)劃法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃法、圖論法、A*搜索算法[17]、模擬退火算法、遺傳算法[18]、蟻群算法[19]、粒子群算法[20]、蜂群算法[21]等，上述方法在求解最優(yōu)航跡是都有良好的表現(xiàn)。在圖3中我們可以看見(jiàn)規(guī)劃中繪制的SUAS實(shí)施蜂群作戰(zhàn)想象圖。2002年，美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室（AFRL）的Bruce 等通過(guò)研究證明了無(wú)人機(jī)集群的優(yōu)越性[8]。但當(dāng)這些簡(jiǎn)單的個(gè)體組成集群后，集群的能力往往會(huì)出現(xiàn)驚人的增長(zhǎng)，可以解決很多單個(gè)個(gè)體無(wú)法解決的問(wèn)題。無(wú)人機(jī)對(duì)地偵察是指通過(guò)無(wú)人機(jī)機(jī)載成像系統(tǒng)或其他偵察載荷，及時(shí)獲取指定區(qū)域情報(bào)信息的過(guò)程[1]。本文設(shè)計(jì)了無(wú)人機(jī)集群偵察的系統(tǒng)架構(gòu)，分析了系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，指出了關(guān)鍵技術(shù)并提出了相關(guān)問(wèn)題的解決辦法。 reconnaissance7 第11期0 引言收稿日期： 修回日期：基金項(xiàng)目：作者簡(jiǎn)介：江建軍（1994），男，四川達(dá)州人，碩士在讀，主要從事無(wú)人機(jī)偵察資源調(diào)度方面的研究。集群技術(shù)的發(fā)展使我們看到了它所能給無(wú)人機(jī)偵察技術(shù)帶來(lái)的改變，集群無(wú)人機(jī)可以很好的完成區(qū)域目標(biāo)偵察和動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)偵察。2016年8月，在CCFGAIR峰會(huì)上，賓夕法尼亞大學(xué)工程學(xué)院院長(zhǎng)、IEEE、ASME Fellow，美國(guó)國(guó)家工程院院士Vijay Kumar教授提出來(lái)他關(guān)于無(wú)人機(jī)發(fā)展方向的5S趨勢(shì)理論：Small（小型），Safe（安全），Smart（智能），Speed（敏捷）和Swarm（集群）。2013年，Kushleyev等人讓20架小型四旋翼無(wú)人機(jī)（75g）在室內(nèi)組成各種形狀的飛行編隊(duì)，在集群技術(shù)領(lǐng)域取得了突破[10]。特別是如今智能優(yōu)化算法的發(fā)展，以及人工智能技術(shù)的進(jìn)步，使集群技術(shù)里的難題得到了很好的解決。在集群控制方面，在對(duì)于無(wú)人機(jī)避免碰撞的問(wèn)題上，楊祖強(qiáng)等人運(yùn)用四維（三維位置與時(shí)間）規(guī)劃技術(shù)廣義tau理論出色的完成多機(jī)協(xié)同任務(wù)飛行[25]。圖4 珠海航展現(xiàn)場(chǎng)資料圖片 Zhuhai air show site information picture圖5 現(xiàn)場(chǎng)仿真圖片 Live simulation picture2 無(wú)人機(jī)集群偵察技術(shù)思考無(wú)人機(jī)集群在現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)中有著明顯的優(yōu)勢(shì)。相比以前的昂貴的單個(gè)多功能無(wú)人機(jī)有著更明顯的優(yōu)勢(shì)。因此無(wú)人機(jī)集群在執(zhí)行偵察任務(wù)時(shí)，偵察質(zhì)量將會(huì)有保障，而且系統(tǒng)的魯棒性更好，也就是面臨突發(fā)狀況時(shí)系統(tǒng)的可靠性更高。對(duì)于以前的控制算法，當(dāng)集群的數(shù)量線性增加時(shí)，控制算法的復(fù)雜度將會(huì)是超線性的增加。 集群任務(wù)規(guī)劃技術(shù)為了實(shí)現(xiàn)在保證集群完成任務(wù)的質(zhì)量的同時(shí)，完成任務(wù)所消耗的資源最小，與此同時(shí)還需要保證控制結(jié)構(gòu)不依賴于集群內(nèi)無(wú)人機(jī)的數(shù)量，保證集群的自愈合優(yōu)點(diǎn)，以及構(gòu)建集群的自組織系統(tǒng)的分布式結(jié)構(gòu)，我們需要給出最優(yōu)的集群組成方案。因此，航跡規(guī)劃技術(shù)必須具有以下特點(diǎn)a， 安全性，各個(gè)航跡之間不能用沖突；b， 可行性，航跡必須貼近實(shí)際飛行，安全可飛；c， 高效性，算法的好壞直接決定系統(tǒng)執(zhí)行任務(wù)的反應(yīng)時(shí)間；d， 最優(yōu)性，規(guī)劃出來(lái)的航跡必須要求是最優(yōu)路線。3 結(jié)束語(yǔ)本文首先對(duì)集群技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了介紹，然后敘述了集群技術(shù)應(yīng)用于無(wú)人機(jī)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀。 Robotic Systems, 2010, 57(1):65100.[36] 齊乃明, 孫小雷, 董程,等. 航跡預(yù)測(cè)的多無(wú)人機(jī)任務(wù)規(guī)劃方法[J]. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2016, 48(4):3236.[37] 付毅飛. 專家詳解小型無(wú)人機(jī)系統(tǒng)集群作戰(zhàn)[N]. 科技日?qǐng)?bào),20160530(003).