天基跨域群智系統(tǒng)發(fā)展分析和技術(shù)展望

陳占勝

（上海衛(wèi)星工程研究所，上海 201109）

0 引言

隨著航天技術(shù)及應(yīng)用的發(fā)展，單個(gè)航天器的復(fù)雜度和規(guī)模不斷攀升，不可避免地面臨發(fā)射困難、研制周期長、研制成本高，以及某些特定空間任務(wù)（如超長基線合成孔徑、多尺度探測等）無法由單一航天器完成等問題。小衛(wèi)星具有體積小、質(zhì)量輕、成本相對低廉、研制周期短等優(yōu)勢，同時(shí)對運(yùn)載工具與地面設(shè)施的要求變通性大，已成為空間系統(tǒng)研究和建設(shè)的熱點(diǎn)。另一方面，航空航天技術(shù)的不斷融合與空天應(yīng)用需求的不斷擴(kuò)展，由多個(gè)智能小衛(wèi)星、空中無人傳感器等組成的群體通過共享信息和任務(wù)，基于某些內(nèi)在機(jī)制呈現(xiàn)效能提升的整體，已獲得越來越多的關(guān)注。本文首先探討天基跨域系統(tǒng)概念研究，歸納出天基跨域群體智能系統(tǒng)（簡稱群智系統(tǒng)）的主要特點(diǎn)，并對天基跨域群智系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展進(jìn)行研判，提出群智感知、集群控制、協(xié)同計(jì)算和高效傳輸4 個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，最后提出建議。

1 天基跨域群智系統(tǒng)概念研究

超大規(guī)模巨型星座已成為未來彈性太空體系建設(shè)的主要方向，對抗環(huán)境下空間系統(tǒng)整體的安全性、抗毀性是任務(wù)有效完成的基礎(chǔ)保障，單個(gè)高性能衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)極易受到攻擊，一旦發(fā)生故障，將直接喪失能力。天基群智系統(tǒng)具有分布式、網(wǎng)絡(luò)化、扁平化、自適應(yīng)、自協(xié)同等特點(diǎn)，通過星間分布式自主協(xié)同，即衛(wèi)星根據(jù)自身獲取信息和星間交互信息自主形成對環(huán)境、個(gè)體、群體狀態(tài)的一致認(rèn)知，通過群體交互優(yōu)化任務(wù)分配，涌現(xiàn)群體智能行為，高效地進(jìn)行行為控制與任務(wù)協(xié)同，逐步擺脫依賴地面管控的任務(wù)上注與規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)對動(dòng)態(tài)的任務(wù)環(huán)境變化做出實(shí)時(shí)響應(yīng)與動(dòng)態(tài)調(diào)整。……