多機協同
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
多機協同的實例教程
摘 要 隨著潛艇動力革新和新型材料的應用，傳統探潛方法將面臨新的挑戰，多無人機協同探潛是一種新穎的研究方向，具有靈活性高、自主性強、探測精度高等特點。針對國內外探潛技術的發展和現役裝備進行了總結與闡述，介紹了探潛平臺、探潛設備和探潛策略是多無人機協同探潛的三個重要組成部分，并結合多無人機平臺航跡規劃及編隊等技術對未來協同探潛關鍵技術進行了展望。綜合考慮傳統和新型探潛技術的優缺點，介紹了探潛方式與探潛策略并行的新概念多無人機協同探潛技術，并對未來基于磁探儀傳感器和無人機編隊技術的探潛方式進行了展望。
關鍵詞 多無人機；協同探潛；隊形變換；編隊分生；無人機編隊；航跡規劃
1 引 言
在現代戰爭中潛艇的地位變得更加重要，探潛反潛任務日益嚴峻，成為各國海軍研究的重點。隨著降噪技術、不依賴空氣推進(AIP)動力技術、水聲對抗技術、潛艇編隊協同技術的發展，潛艇的隱蔽性和機動性大大提升。探潛巡邏機和探潛直升機具有反應速度快、機動能力強、留空時間長等優點，是目前主要的探潛方法，但是其裝備采購和維護費用昂貴，難以實現規模化裝備，而且其探測范圍小、效率低。單載體的探潛方式難以滿足未來大規模反潛作戰的要求，以靈活的多無人機平臺為載體，則可大大提高探潛效率和搜索范圍。
由于潛艇艇身材料、組成部件和內部各種設備均具有良好的導磁性，其磁矩必然導致周圍磁場異常。磁力儀傳感器可以精確測量其外界磁場，通過磁場的變化精確推斷潛艇的位置。同時無人機協同編隊控制技術日益成熟，可作為探潛裝置載體的最佳選擇。
展開 摘 要 隨著潛艇動力革新和新型材料的應用，傳統探潛方法將面臨新的挑戰，多無人機協同探潛是一種新穎的研究方向，具有靈活性高、自主性強、探測精度高等特點。針對國內外探潛技術的發展和現役裝備進行了總結與闡述，介紹了探潛平臺、探潛設備和探潛策略是多無人機協同探潛的三個重要組成部分，并結合多無人機平臺航跡規劃及編隊等技術對未來協同探潛關鍵技術進行了展望。綜合考慮傳統和新型探潛技術的優缺點，介紹了探潛方式與探潛策略并行的新概念多無人機協同探潛技術，并對未來基于磁探儀傳感器和無人機編隊技術的探潛方式進行了展望。
關鍵詞 多無人機；協同探潛；隊形變換；編隊分生；無人機編隊；航跡規劃
1 引 言
在現代戰爭中潛艇的地位變得更加重要，探潛反潛任務日益嚴峻，成為各國海軍研究的重點。隨著降噪技術、不依賴空氣推進(AIP)動力技術、水聲對抗技術、潛艇編隊協同技術的發展，潛艇的隱蔽性和機動性大大提升。探潛巡邏機和探潛直升機具有反應速度快、機動能力強、留空時間長等優點，是目前主要的探潛方法，但是其裝備采購和維護費用昂貴，難以實現規模化裝備，而且其探測范圍小、效率低。單載體的探潛方式難以滿足未來大規模反潛作戰的要求，以靈活的多無人機平臺為載體，則可大大提高探潛效率和搜索范圍。
由于潛艇艇身材料、組成部件和內部各種設備均具有良好的導磁性，其磁矩必然導致周圍磁場異常。磁力儀傳感器可以精確測量其外界磁場，通過磁場的變化精確推斷潛艇的位置。同時無人機協同編隊控制技術日益成熟，可作為探潛裝置載體的最佳選擇。
展開 隨著機器人、AI、無人車以及無人機等智能體的發展，單機器人不足漸漸體現。以無人機舉例，在續航、探索、偵查等應用上存在較大的局限性。集群、編隊、協作也進入了快速發展階段，多架無人機組成的集群系統更適用于實際應用中的需求。
集群相對于單機來說，具有明顯的規模優勢，并且能夠實現無人機之間的協作，在一些大規模應用場景以及一些復雜的任務中，有非常突出的優勢。蜂巢航宇無人機集群技術的核心就是集群智能，那么集群智能是什么呢？簡單的說，就是無人機群在人工智能的控制下，可以自動起飛降落、自主作業、多機自主協同、自主判斷等能力，?“智能”作業任務協同效率高，靈活性強，這種集群智能化的應用已顛覆傳統作業模式。
蜂巢航宇無人機集群技術核心
集群控制算法
無人機集群系統要實現相互間的協同，就必須確定無人機飛行之間邏輯上和物理上的信息關系和控制關系。蜂巢航宇針對這些問題而進行的體系結構研究，將無人機集群系統的結構和控制結合起來，保證無人機集群系統中信息流和控制流的暢通。集群控制算法不僅要保證多無人機之間能有效地進行協同，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，而不會影響控制系統的整體結構。
通信網絡技術
通信網絡是無人機之間要通過數據鏈來共享信息，達到實時傳遞數據的效果。而這種共享信息，那可不是我們玩游戲“團戰”時，隊友之間簡單的語言交流那么簡單，而是建立一個龐大的數據鏈，實時共享各種信息，包括地形、風速、目標位置等等。在實戰中，哪怕你只被一架無人機盯上，那么也就相當于被整個無人機群盯上。
展開 2016年，英國國防部發起無人機蜂群競賽,參賽的多個團隊控制無人機蜂群實現了通信中繼、協同干擾、目標跟蹤定位和區域測繪等任務。2017 年，俄羅斯無線電電子技術集團對外發表研究計劃稱，在戰斗機上裝載多架蜂群無人機可實現協同偵察和攻擊的新型作戰樣式。
國內也相繼展開相關研究。最近，中國電科(CETC)電子科學研究院發布了陸軍協同無人機“蜂群”視頻，引起廣泛關注。
面對這一重要課題，本文研究總結了無人機協同應用的發展趨勢，對其當前研究進展和發展方向進行了探討，并提出無人機集群任務協作的發展趨勢是多智能體協同。
1 無人機協同應用發展趨勢
對現有研究工作的分析如圖1所示，無人機協同應用大體上可以分為3個階段，分別是分布式協同，群體智能協同和未來的多智能體協同。
圖1 無人機協同技術的發展趨勢
Fig.1 Developing trends of UAV collaboration technique
無人機集群協同發展的第1個階段是簡單分布式協同。在該階段，協同任務根據執行條件，預先在簡單連接和組合的集群成員之間經過計算處理后分配執行。集群基本沒有能力根據環境與目標的變化動態調整任務分配，各無人機分擔的任務通常是確定的。
鑒于預分配方式的局限性，受生物集群活動的啟發，群體智能被應用于無人機集群，使無人機集群協同發展到第2個階段——群體智能協同。在該階段中，各個無人機節點被賦予初級智能，能夠進行簡單的認知和決策；通過集群個體之間更為緊密的耦合，可以根據執行中的反饋調整優化方式或者優化目標，使整個無人機集群系統有能力構成自組織、高穩定的分布式系統。群體智能協同階段當前正處于研究和應用迅速發展時期。
隨著節點計算能力的進一步提升和人工智能技術的飛速發展，無人機協同即將進入發展的第3個階段——多智能體協同。
展開 綜上可見, 狼群智能行為機制可作為強化無人機集群對抗決策的重要依據。
如圖
1
所示, 映射機理可著重從環境認知與決策機制兩個方面考慮。在認知方面, 可借鑒狼群認知行為形態學特征, 抽象出一種群集態勢信息感知計算模型。其中, 參照狼群對狩獵目標動態變化的敏感特征, 在計算模型中綜合考慮對抗目標移動、外在特征、環境變化率等因素, 挖掘感興趣區域. 以非監督式學習為框架, 結合多機對抗目標信息共享, 利用信息融合提升對抗目標的預測和定位精度. 在決策機制方面, 可通過狼群在合作狩獵場景下群體成員的運動相關性, 結合其社會組織與等級特性, 建立狼群合作狩獵運動模型, 并制定成員交互規則。基于群集運動研究中的個體協調運動模型(如Reynolds三原則), 考慮機動飛行、通信范圍、任務激勵等約束, 分別設計無人機集群協調運動動力學模型和拓撲規則, 構建多機協同控制律, 保證集群運動的協調一致。為應對頻繁出現的外部干擾和突發情況, 可以對狼群合作狩獵運動進行階段性分解, 構建任務狀態切換圖以實時應對狀態突變, 以增強集群的快速響應。
圖1 狼群情報到無人機群對抗決策的映射機制
近年來, 隨著人工智能、仿生學等跨學科在工程技術領域的快速發展, 基于狼群行為特征的多無人系統協調控制與協同決策技術成為了廣泛研究的熱點。無人機集群作為一類特殊的多無人系統, 其決策機理與多無人系統相一致。Weitzenfeld
借鑒狼群捕獵行為提出了一種多機器人驅動控制框架, 可實現捕獵和躲避等不同任務形態動作. 在該狼群捕獵行為模型中, 狼群被分為頭狼和猛狼兩類, 每種角色可根據探測信息的質量進行策略切換. 通過硬件平臺試驗和相關數據的記錄和分析, 可使機器人模擬狼群游走、跟隨、攻擊、躲避等行為和任務。
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多機協同技術取得突破，無人機集群在農業、物流和安防等領域應用前景廣闊。
綠色化轉型加速：電動無人機成為主流，氫燃料電池技術逐步成熟，多家企業推出長續航、低能耗的無人機產品，降低了能耗和環境污染。
與其他技術深度融合：無人機將與 5G、物聯網、區塊鏈等技術深度融合，構建 “空天地一體化” 網絡，實現更高效的數據傳輸和協同作業。
AB線一鍵共享，多機協同作業便捷。同一田塊不同作業，不僅本機可以直接復用AB線數據，其他QYX千耘導航在該塊地也可以共享。
極致：外觀簡約不簡單、售后便捷不誤事
美觀結實，可靠耐用
是否擔心核心部件跌落損壞而不能使用？
千耘QYX戰斗機造型的一體機，采用更具流線感的幾何形態，其三角形的穩定結構，有效降低因跌落而損壞的風險。
多重測試，堅固耐用，適應農業復雜多變的作業環境。
規劃航線后可自主巡檢，具備遠程操控、多機協同作業，智能數據實時傳輸等功能，監測到的畫面通過4G、5G/專網實時傳給指揮中心，指揮室可以實時監測無人機巡檢的情況。降低人員參與程度，在有序的規模化推廣下提供出一種更便捷、智能的解決方案，真正實現全自主無人化作業。
蜂巢航宇無人機集群技術是智能的倍增，也就是要達到1+1大于2的效果。那么如何實現呢？
工作人員任意點選一條河流啟動監測任務，無人機便從附近的機場內自動飛出，也可多架無人機協同作業，進行航段任務接力，采集完整的河道數據，整個工作流程無縫銜接，形成全河段常態化的監管機制。
多旋翼集群系統
未來，因諾科技軍工事業部無人機集群業務將繼續聚焦圖像實時拼接、目標智能識別、目標檢測定位、多無人機集群編隊、多無人機協同航跡規劃
未來殲20搭配多架無人機進行協同作戰，才是它最強的戰力。而試想一下，如果五架殲20身邊帶著幾十甚至上百架無人機，那會是怎樣的壓迫感，屆時殲20的威懾力將會有無限的可能！
不過目前的一切還只是停留在設想之中，我們未來的路還很長。而隨著科技的發展，各國空軍也在進步，殲20要想繼續保有領先優勢就必須與時俱進，不斷突破自我。所以未來的殲20能有多大威力，我們拭目以待！
基于蟻群算法的無人機協同多任務分配[J]. 航空學報, 2008, 29(S1): 184-191.
SU Fei, CHEN Yan, SHEN Lincheng. UAV cooperative multi-task assignment based on ant colony algorithm[J].
針對多飛機的調度管理，特別是在園區、港口等城市大型場景，平臺將任務分包給多架飛機，支持復雜場景下的多機協同作業。
(3)多機協同避障。由于單無人機的機動區域很小，一旦發生碰撞，會影響臨近無人機，集群之間產生鏈式效應，將造成任務失敗，因此，隨著無人機集群在戰術打擊、目標協同搜索、多異構平臺協同等復雜任務的廣泛應用，多機協同編隊避障主要研究在滿足多樣約束條件下，將避障策略合理分配給各個有能力的無人機個體，完成協同避障。
[2] 戴健,許菲,陳琪鋒.多無人機協同搜索區域劃分與路徑規劃[J].航空學報,2020 (S1):149-156.
[3] 李文廣,胡永江,龐強偉，等.基于改進遺傳算法的多無人機協同偵察航跡規劃[J].中國慣性技術學報,2020(2):248-255.
