集艺术、科学和技术为一体，无人机集群表演通过全新的形式让观众目眩神迷。近两年来，无人机集群表演在许多地方替代烟花表演成为一项新兴的娱乐活动。但事实上，相对于智能集群来说，用于表演的无人机集群距离真正的”智能”还相差较远，就类似于传统武术的套路表演，只是按照招式走一下流程，飞机和飞机之间无互动和联系，与智能集群相距甚远。

 

 

       什么是无人机智能集群？

 

       简单的说，就是无人机群要在人工智能的控制下，可以自主完成很多任务。

 

 

       “集群智能”技术的灵感源自于蚁群、蜂群等自然界中的集群生物，这类型的生物都有同样的特点，那就是单体都智能水平有限、个体能力较低，但这些生物通过相互之间的协同配合却都有着非常强大的群体协作能力，能够完成诸如蜂巢、蚁穴等即使是对人类来说，也都非常精巧复杂的“工程”。通过对昆虫间智能集群行为的探索逐渐涌现了诸多智能集群算法，如蚁群算法（Ant Colony System,ACS）和粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)。智能无人机集群就是基于生物集群行为，以单个无人机间通过彼此的感知交互、信息传递、协同工作在险恶的环境下可以低成本完成多样性的复杂任务。

 

       无人机集群技术发展现状

 

       民用领域的无人机集群表演和真正的无人机集群作战其实是有着本质区别的。民用领域通常使用旋翼式无人机，这类旋翼式无人机飞行速度慢、可操作性强，还可以悬停在空中完成各种各样的动作表演。相比于旋翼无人机，固定翼无人机具有飞行速度快、载重大、打击能力强、航程长等特点，因此被广泛应用于军事领域。

 

       通过单体之间的紧密协作，智能无人机集群作战性能优越性体现，世界各国均致力开展智能无人机集群的研究，已成为无人机领域一个重要发展方向。

 

       美国通过国防高级研究局 （Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA）和海军研究实验室（United States Naval Research Laborator,NRL）等机构全力探究无人机集群最新技术，应用于军事发展，以保证其全球军事技术领先。目前典型的无人机集群技术有：小精灵（Gremlins）项目、拒止环境中协同作战项目（CODE）、“山鹑”（Perdix）微型无人机项目、低成本无人机集群技术项目(LOCUST)等。

 

 

       在我国，无人机技术起步较晚，但发展迅速，以智能集群技术尤为突出。中国电子科技科集团公司 （CETC）曾在分别在2016年和2017年完成了67架和119架固定翼无人机集群飞行试验，刷新了无人机集群飞行数量的新纪录，试验成功的演示了编队起飞、自主集  群飞行、分布式广域监视、感知与规避等智能无人机集群技术。同时国内一些公司也成功开发出无人机集群智能开发平台，供高校老师和研究所人员在实验平台上开发出新的算法，有效实现集群基于分布式计算下，完成更为复杂的动作和协同。而且系统开放性强，用户不需要掌握太多的底层编程技术即可完成算法的修改和验证，可快速实现多种无人机单机飞行任务、如自主悬停、轨迹规划等。也可快速实现多无人机集群控制算法，包括多机飞圆形、多机飞八字，多机区域覆盖等，为无人机控制及多机集群控制等教学演示及二次开发实验提供核心设备支撑。

 

       对于技术先进的公司，所开发的系统是基于 MATLAB/Simulink 开发，不需要修改底层代码即可快速对科研团队的控制或编队算法进行验证。让学校实验室专注于算法研究工作，检验理论成果，提升实验效率，大大推动教学研一体化进程，加速教学、科研的进度。系统支持无人机多机编队控制算法设计与实现，可对多无人机协同编队控制技术、信息感知技术、数据融合技术、任务分配技术、航迹规划技术、编队控制技术、通信组网技术和虚拟/实物验证实验平台技术等无人机多机编队关键技术进行研究教学，可开展编队通信原理、集群算法、无人机集群作战运用等实践教学。

 

 

       智能无人机集群技术作为一种具有颠覆性的智能集群技术，具有恶环境适应性强，协同作战能力强，智能程度高等优势，备受各国重视，目前正处于飞速发展阶段，同时也面临诸多挑战。比如目前无人机集群的防护能力和机动能力不强，意外因素较多，作战半径有限，需要利用运载平台输送到其打击范围内才可以释放，否则无法发动攻击。同时，反无人机集群技术如果采用电子干扰或网络攻击等“软杀伤”方式，破坏无人机集群之间的信号连接，将会让无人机集群直接失控坠毁或自动返航。因此，无人机集群技术距离大规模应用还有一段路要走。但是不可否认，无人机集群带来了全新的作战概念，成百上千架微型无人机，瞬间从战机上释放出来，铺天盖地像蜂群一样有组织地冲向敌人，这种好像科幻大片里虚构的场景，或许即将成为现实。