（火箭军士官学校 山东省青州市 262500）
摘要：目前无人机集群在民间及军事上应用越来越普遍，所发挥的作用也越来越重要，研究无人机群的技术优势，对发挥无人机群在军事和民间的作用起到至关重要的作用。
关键词：无人机群；有机耦合；技术优势
一、无人机集群定义
无人机集群由一定数量的单功能和多功能无人航空飞行器共同组成，在交感网络的支撑下，节点之间进行信息交互与反馈、激励与响应等交感行为。
无人机集群并不是简单的多航空器平台的编队，其集群能力也不是诸多平台单一能力的简单叠加，而是由多航空器平台通过科学的方法聚集后,经过集群自组织机制与行为调控机制的有机耦合，产生了新的能力或原有能力发生了质的变化。集群整体具有能力涌现的特点，可实现单个平台行为自主决策、平台间行为协同,最终产生能力涌现的自主式空中移动系统。
二、无人机集群产生背景
当前无人机的技术越发成熟，但仍有一定的缺陷。例如单架无人机,其在续航能力、质量、尺寸和载重等方面受限制，无法具备持续有力的打击力度；受通信设备的限制，单架无人机也无法实现区域任务的全覆盖；当执行高风险任务时，单架无人机可能遭到打击，致使任务失败，任务延续性受限制。
为了弥补以上不足，无人机集群的概念被提及，因此无人机应当以集群的方式协同工作，而不是单独行动。即由多架相同或不同型号的无人机组成无人机集群，协同作业。这样既能最大程度上发挥无人机的优势，又能保证单架无人机坠落、性能不佳带来的损失不至于影响到整个任务的顺利完成，起到了提高系统可靠性、改善任务执行效果的目的。
三、无人机集群技术优势
无人机集群的优势主要来源于信息融合和资源互补两个方面。
信息融合主要体现在多机共同执行任务时，每一架无人机所收到的信息都是自己特定位置的信息，将每架无人机的信息融合共享，可以形成全局信息态势，对指挥员把控整个态势环境、酝酿决策部署有至关重要的作用。
资源互补主要体现在当某架无人机失效时，能够及时调整无人机集群成员的具体任务，迅速弥补缺失无人机所带来的影响，从而提高系统的可靠性和容错性，以及对同一个目标执行多角度、多批次确认、侦察、攻击、毁伤的任务，从而满足任务的时间、空间与指标优化等要求。
四、无人机集群的技术壁垒
要达到多架无人机共同完成同一项工作的要求，就必须对无人机进行协同控制，而无人机协同控制的核心就是高效的协同控制手段，涉及控制理论、运筹学、决策理论、图论、信息论、系统论、计算机科学、人工智能、通信理论等多个学科领域。而在实际任务中对多架无人机的协同是一个极其复杂、极具挑战性的过程。其复杂性主要体现在以下几方面：
（一）环境的复杂性。突发的威胁、障碍、极端天气以及无法获知或无法及时获知环境的全局信息及其变化。这些因素都可能成为无人机集群在执行任务时的困难，现阶段无人机集群正处于一个初级发展阶段，对当前复杂的环境缺乏必要的适应性训练，缺乏面临复杂环境自身的性能分析研判。
（二)无人机集群个体间的差异。为保证任务质量，必要条件下可能采取多种型号的无人机组成的无人机集群来执行任务，这就导致了个体无人机存在体型、续航能力、飞行速度、信息收集以及信息处理的差异，如果想要圆满地完成任务，就必须要处理好不同型号间的无人机的协同关系，相比于同型号的无人机协同，这可谓难上加难。
（三)任务的复杂性。不同的任务具有不同的要求，其在作战目标、时序约束、时间敏感性约束、任务间耦合约束、任务指标等各个方面均可能存在差异，而且作战目标还可能存在不确定性，如移动目标、目标参数不确定等问题。
（四）计算的复杂性。在研究协同任务规划时，会遇到不同的问题，这时系统会进行大量的计算，非常困难。当任务的实时性要求较高时，这个矛盾会更突出，甚至会直接影响协同任务的执行效果。
(五)通信约束的复杂化。任务环境的复杂多变以及数量众多的无人机必然会对无人机集群的通信网络造成影响，如通信拓扑结构变化、带宽受限、通信干扰、通信延时等，甚至可能会出现虚假通信等问题，加之有些无人机本身通信设备性能受限，例如通讯距离较短，通信带宽较窄，以及某些任务要求尽可能减少通信。这些极大地增加了多机协同问题的复杂程度。
五、结语
当前无人机集群正处于一个蓬勃发展的阶段，其优势和所面临的技术壁垒共存，不过随着科技的进步和无人机市场的不断扩大，相信无人机集群会更好地在民用和军用领域发挥作用。
参考文献：
梁晓龙 张佳强 吕娜 无人机集群 西北工业大学出版社 2018.5