有人/無人機協同系統及關鍵技術綜述

王榮浩,高星宇,向崢嶸

(1.陸軍工程大學 國防工程學院, 南京 210007; 2.南京理工大學 自動化學院, 南京 210094)

0 引言

目前無人機研究領域相關技術的發展日趨成熟,已實現了對單一復雜任務的高效執行。然而隨著實際任務執行要求的提高,已經出現了一些僅靠傳統的單無人機甚至由多個無人機組成的編隊系統無法完成的任務,尤其是面向軍事領域的復雜任務。例如現役軍用無人機系統執行偵查、監視與情報(intelligence,surveillance and reconnaissance,ISR)的一體化聯合作戰任務[1]。當前的無人機雖能攜帶一些武器,如小型和大威力的精確制導武器、激光武器或反輻射導彈[2-3],但戰場環境瞬息萬變,現有的無人機系統并不能完全代替人類大腦做出精準的判斷和決策。更有效的方式是將有人機和若干架無人機組成混合編隊,并由載人機就近向無人機發布指令從而執行實時性要求較高的任務。該方向已經受到廣泛關注,并逐漸成為當前有人/無人機協同系統中的研究熱點問題。

當前民用無人機已經基本滿足大多數任務需求,并且民用領域的任務通常情況下并不十分復雜,且對相關技術如編隊協同控制、路徑規劃等問題的研究日趨成熟。相對而言有人/無人機協同系統在軍事領域的研究和應用較多,是近年來備受推崇和關注的多域作戰[4-5]和跨域協同作戰[6]中的熱點問題,本文中涉及該方向的相關介紹和研究綜述將以軍事領域為背景。

作為較先進的作戰體系,世界各國都在無人機作戰技術的發展基礎上開展了面向有人/無人機協同系統的研究。圖1為美空軍RQ-4B全球鷹大型偵察無人機。

圖1 RQ-4B全球鷹無人機

以英國和美國為代表,兩國分別在有人/無人機協同作戰研究領域取得了成功。英國QinetiQ公司實現了有人機對無人機群戰術層面的協調與控制[7-8];美國麻省理工學院和波音公司合作實現了機載駕駛員利用語音傳輸與識別技術向無人機傳達指令協調執行任務。當前美軍的C2BMC(command and control,battle management and communications)系統是全球較為領先的指控系統[9],該系統具備了絕大部分有人/無人機協同系統的關鍵指揮控制類技術,如態勢感知、自適應規劃、通信、建模、仿真與分析等。目前國內對于有人/無人機系統的研究和發展仍處于起步階段,但針對各類自主無人系統的研究已經取得了不少成果,這些成果融合了人工智能、機器人技術、先進控制和決策等諸多高精尖科技成分[10]。筆者所在的研究團隊針對地面無人系統的多智能體平臺結合物聯網通訊技術開展了相關研究工作[11],近年來對無人機自主協同編隊控制問題進行了研究[12-13],后期考慮到人的干預行為,有望將有人控制與無人平臺深度融合實現有人/無人空地協同系統。縱觀國內外發展現狀,有人/無人機協同系統的理論研究與實現問題十分復雜,涉及諸多技術難點,如鏈路通信以及高標準的人機交互和人機智能融合等。因此,除了上述已開展的研究工作,無人機群的規模控制、戰力提升以及各種人機輔助操作、交互系統的開發[14]等也均為有人/無人機協同系統當前發展甚至將來仍需面對的問題。本文中將詳細總結并分析有人/無人機協同系統的組成架構,運行機理以及關鍵技術,并提出未來的發展方向。

1 有人/無人機協同系統概念、架構與組成

1.1 有人/無人機協同系統概念

實際應用中的有人/無人機協同系統,在大多數情況下指的是有人/無人機協同作戰系統,是軍事領域中的概念。有人/無人機協同作戰概念是指:通過數據傳輸和通信,將有人機作為指揮機,無人機作為功能性僚機自主編隊并受控于有人機以及位于地面的指揮控制系統,與有人機進行密切協同。通過指揮控制系統實現戰場信息共享、可用資源統一調度及作戰任務的綜合管理。在有人/無人機協同系統中,每架飛機都能夠發揮自身優勢[15],由無人機完成目標探測、識別、攻擊和評估,將所得信息數據與有人機進行互通,由有人機完成戰術決策、指揮判斷和戰場態勢感知等復雜工作,并指揮無人機協同執行特定作戰任務[16]。

1.2 有人/無人機協同系統分層架構

美國洛克希德馬丁公司(lockheed martin)多年以前就已經為協同自治(collaborative autonomy)開發出一種通用架構。具體來說,該架構為無人車輛提供了一定的自治和協同能力,其中自治能力使得無人車的智能程度和獨立操作能力獲得提升,而協同能力讓無人車融入有人/無人系統的效果更為優異[17-18]。盡管這樣的架構是為有人/無人車輛協同系統設計的,但目前在軍事應用中完全自主操作的無人駕駛車輛并不多見,應用較為廣泛的是負責執行一些特定任務的無人機。因此,總體來說有人/無人機協同系統才是當前以及未來的主流,而非有人/無人車輛[18]。

有人/無人機協同系統的架構具有一定的復雜性,可以從縱向方面進行解析。此處所謂的縱向,是一種將有人/無人機協同系統按照層次進行劃分的方法。這種思路認為有人/無人機協同系統可劃分為第1任務級(mission level)、第2任務集群級(task-cluster level)和第3任務級(task level)3個層級[19-20],如圖2所示。

圖2 聯盟的邏輯關系

圖2中C1代表第1任務聯盟(mission coalition),與之對應的層級是第1任務級;C2代表著第2任務集群聯盟(task-cluster coalition),對應的層級是第2任務集群級;C3則為第3任務級對應的第3任務級聯盟(task coalition)。在分析有人/無人機系統時,第1任務級中可以包含若干個第2任務集群級以及第3任務級。

應當指出的是,第1任務級對應的第1任務聯盟是一個虛擬的概念,這一層級包含的是整個有人/無人機協同系統。從直觀的角度來說,只要C2和C3聯盟形成,C1聯盟就自然形成。第2任務集群聯盟中包含的是有人機系統和無人機系統,第3任務聯盟中則只包含無人機系統。也就是說,這3個層次的包含關系是:第1任務聯盟包含第2任務集群聯盟,而第2任務集群聯盟又包含第3任務聯盟。第2任務集群聯盟的形成計劃決定了特定的有人機指揮無人機執行相應的任務集群;第3任務聯盟決定了特定的無人機在相應的任務集群中執行指定任務。第2任務集群聯盟中包含的有人機一般為1～2架。同時一個第2任務集群聯盟中雖然只包含一個第3任務級聯盟,但是單個第3任務聯盟中可以包含若干架(一般為4～6架)無人機。受制于現有技術,對當前有人/無人機系統而言,尚無法實現少量有人機對大規模集群無人機的直接指揮控制。

綜上所述,在這種基于縱向角度對有人/無人機系統的劃分模式下,研究者們研究的重點僅為第2任務集群聯盟和第3任務聯盟的形成與調整。在上述關于聯盟形成的問題中,更受重視的問題是如何形成第3任務聯盟[20];相應的還有任務調整或匹配,該類問題在第2任務集群聯盟和第3任務聯盟中均有涉及。

1.3 有人/無人機協同系統組成部分

基于縱向解析的有人/無人機協同系統架構具有層次分明、層級直觀的特點。針對系統的組成結構而言,則更側重每個模塊的功能作用,因此可以從橫向角度加以分析。橫向指的是從系統的組成部分來考慮,將該系統拆分成若干個“平行”的功能單元,每個功能單元,也即每個組成部分有其各自任務和特點,它們往往需要較高的效率才能確保整個有人/無人機協同系統任務執行的高效、迅捷。這種視角認為,通常情況下,除了包括載人機、無人機之外,整個有人/無人機協同系統還需要包括無人機通信數據鏈路系統以及指揮控制系統等組成部分,如圖3所示。

圖3 有人/無人機協同系統組成部分

載人機(有人機)系統在自身配備機載火控系統、飛控系統及其他系統的基礎上,還需配置用于與無人機進行通信的人機交互系統和任務規劃系統等,以此滿足在以有人機為長機、多架無人機作為僚機編隊執行任務時有人機對于無人機的指揮控制以及戰術決策要求。應當指出的是,在現有的有人機系統,乃至整個有人/無人機協同系統中,載人機中的飛行員是核心決策者和重要指令的發布者。飛行員需要接收來自指揮系統的任務指示和要求,進行任務數據以及相關資料的分析,同時根據有人機和無人機的實時狀態以及周圍復雜多變的環境因素做出適當的決策,并通過位于座艙的人機交互系統,對編隊中的無人機組進行任務分配。這種執行任務的方式和流程決定了整個系統對有人機中的飛行員提出了相當高的要求。盡管指揮控制系統同樣能夠對編隊中的無人機發布命令、設定參數,但在任務執行過程中,由于當前的鏈路通信仍存在傳輸數據量以及傳輸速度的限制,因此通常情況并不希望自始至終均由指揮系統直接向無人機發布所有指令。綜上所述,有人機系統在整個有人/無人機協同系統中占據關鍵地位。

無人機系統包括的功能系統有:檢測系統、彈體系統、推進系統、飛控系統、發射和回收系統、遙控和遙測系統等。與單純的無人機系統相比,有人/無人機協同系統中對無人機的軟硬件要求沒有顯著差異,但受制于無人機的體積、形態以及載重等物理指標,大量用于傳輸信息的通信設備、裝置主要搭載于具有一定空間裕量的有人機上,并可與其他機載裝置進行一體化整合。

對通信數據鏈路系統的組成存在著多種劃分方法[21-23],可以歸納為3個部分:上行/下行鏈路系統、控制站數據鏈路系統和機載數據鏈路終端。對于有人/無人機系統而言,可靠的通信數據鏈路系統是實現有效協同的基礎支撐,因此諸多研究者針對有人/無人機協同系統中的鏈路通信相關理論和技術展開研究,取得了不少成果。

指揮控制系統是有人/無人機協同系統組成中最為復雜和龐大的部分。隨著當前軍事領域中重點發展的跨域協同作戰概念的不斷完善,指揮控制系統需要實現的功能除了對有人機、無人機進行任務分配、路徑規劃、命令下達、各類異構平臺數據采集和分析之外,還需要與衛星進行通信,依靠衛星收發指令信息,使用衛星對有人機和無人機實施精確定位導航以及收集匯總氣象衛星的天氣數據等。如果任務執行所在的空間涉及海面,還需要各類水中設施及單元共享情報資料,因此,有人/無人機協同系統中需要收集和分析的數據量是巨大的,指揮控制系統實現了對數據及相應算法的深化處理和加工。實際上有人/無人機協同系統的許多關鍵技術都依賴于指控中心(系統),這也側面印證了指揮控制系統的重要地位和功能。

2 有人/無人機協同系統研究現狀

當前單純的無人機以及無人機集群的相關技術仍是世界上絕大多數軍事大國爭相發展的重點,本世紀的幾次局部戰爭和沖突發生直接導致了無人機關鍵技術的突破,圖4展示了戰斗無人機在戰爭環境中任務執行的姿態。

圖4 執行戰斗任務的無人機

無人機及集群相關技術的發展也促成了有人/無人機協同系統發展步入了嶄新的時期。在20世紀末,美英等一些發達國家便已將有人/無人機協同系統考慮進了發展進程,并不斷取得相關領域的重大成就與重難點技術的突破,在實踐演示層面和理論研究層面具有一定的示范性。美國也因為有人/無人機協同系統的作戰優越性不斷被發掘而連續多年側重發展相關技術,著重強調在原本的無人系統中加入“有人”這一環節,圖5為美國防部公開的2013—2038和2017—2042無人系統綜合路線圖封面,該路線圖指出人機協同是加速無人系統作戰應用的四大驅動力之一。

圖5 美國國防部無人系統發展路線圖封面

在實踐演示層面,機載有人/無人系統技術(airborne manned/unmanned system technology,AMUST)實現了直升機“阿帕奇”和無人機“獵人”的協同作戰;在美國空軍組織開展的“軟件使能控制(software enabled control,SEC)”研究計劃中,由有人機F-35E的飛行員通過語音指令控制無人機實現有人/無人機協同編隊飛行任務;美國播音公司試驗了有人戰斗機與無人機協同飛行技術,并驗證了無人機能夠具有一定的自主控制能力,體現在項目中表現為:該公司研制的聯合無人空中作戰系統(J-UCAS)中,有人機T-33與無人機X-45A(見圖6),在相互通信基礎上成功完成了協同飛行試驗[24];在有人/無人系統集成能力(manned/unmanned systems integration capability,MUSIC)綜合演練中實現了多架異型有人機與多架異型無人機的協同控制;在2015年實現了F16戰機與F16改裝無人機編隊,完成了有人機的指揮以及控制僚機的航路跟隨,此外無人機完成預先規劃任務后能夠進行毀傷評估、重新編組和自動空中防撞等[25]。

圖6 波音X-45A無人機

在理論研究層面,Mansur等[26]設計了較早的用于有人/無人機控制的人機交互系統界面;Bertuccelli等[27]研究了多無人機協同執行任務的操作者選擇建模問題,將人在環路(human-in-the-loop)問題進行了具體的實踐并證明其可行性;Schmitt等[28]將混合計劃方法應用于有人/無人機協同系統中進行輔助規劃,提高無人機對于整個系統的貢獻率,進而提升整個系統的規劃和決策效率;Schwerd等[29]提出了一種用于MUM-T飛行器應用的認知狀態估計框架用于輔助機載飛行員執行任務;Wang等[30]提出了一種基于拍賣(auction-based)的算法解決有人/無人機的動態任務分配問題;Dong等[31]提出了一種針對編隊構型的優化方法并建立了有人/無人機編隊保持策略和相應的任務控制方法。

綜上所述,可以看出有人/無人機協同系統已取得了不少進展,值得指出的是該系統涉及的領域仍有眾多需要研究的問題。接下來,本文歸納了目前有人/無人機協同系統的幾大關鍵技術,并進行了詳細的分析。

3 有人/無人機協同系統關鍵技術

有人機和無人機協同編隊執行任務時,為了達到“1+1>2”的目的,應集成有人機、無人機各自的優勢,實現最大化協同合作效率。具體來說既要充分發揮無人機在結構特性上的優點,還需充分利用機載飛行員的個體智慧以及實時判斷決策能力,盡可能排除干擾,在復雜環境條件下能夠指揮無人機采取較優的行動方案,完成協同任務。其中涉及的主要關鍵技術為:協同控制與交互技術、協同態勢感知與評估技術、協同目標分配與航路規劃技術、毀傷效能評估技術和智能決策技術。

3.1 有人/無人機協同控制與交互技術

有人機和無人機進行編隊執行任務時,二者擔任的角色是不同的,必須通過相互之間的數據、信息交互來實現任務的協同。在執行整個協同任務的過程中,有人機中的飛行員不僅要接收來自指控中心的信息、數據,執行本機承擔的任務,同時還要根據實時的環境狀況,及時接收來自無人機以及周圍環境的信息、數據,并加以分析實現對無人機的指揮和控制。這對有人/無人機協同控制系統中的飛行員提出了較高要求,相較于單純的有人機編隊中的飛行員,其所承擔的任務工作負擔更為繁重。因此,只有設計簡單、高效的有人/無人機協同控制方式和人機交互手段,才能夠有效減輕飛行員的負擔,提高任務執行效率。協同控制的方式有多種手段,其實現交互是多模塊的,語音、文本、圖形均可作為交互控制手段。圖7展示了有人飛機駕駛艙內的構造。

圖7 飛行駕駛艙模擬器

由圖7可知,圖片、文本以及語音等交互設備和載體占據了相當一部分空間,為有人/無人機協同控制和人機交互提供了一定的技術基礎和應用平臺。但是無論使用哪種方法,都必須定義一套完整的控制指令集,以便確保交互信息在無人機端的識別、理解、執行以及在機間數據鏈中的傳輸。

控制指令集按照所處平臺可以分成3個部分:有人機任務命令、無人機系統命令以及指令編碼(即命令用語和指令之間的轉換)。對指令集的設計首先應當考慮到實際應用中各種突發事件的可能性,并依次保證收發指令的流暢性以及持續性,確保在惡劣、動態或是其他可能的非理想環境中,有人機與無人機仍然能夠保持通信,并且信息交互流暢。其次,要盡可能地將指令集設計得精簡,一方面可以減輕飛行員的操作和工作負擔,另一方面當其轉換成無人機能夠識別、理解和執行的指令時可以確保指令在時間和數據量上的優勢。此外,運行于變化的實時環境或是面對惡劣環境時,簡單的指令集能夠節省不必要的信息交互量和時間,對實時性有著重要影響。最后,規范設計指令集能夠降低信息交互過程中的干擾和噪聲,提高信息發送和接收的準確率,同時規范化的指令長度需要考慮數據鏈帶寬和格式,便于在鏈路中進行傳輸[32]。

3.2 有人/無人機協同態勢感知與評估技術

態勢感知(situation awareness,SA)的概念并非新提出的,最初是飛行員的專業詞匯。在1988年,Endsley第1次給出了態勢感知的定義:在一定時間和空間范圍內對環境要素的感知、對其意義的理解以及對其在不久將來的狀態預測。根據定義,不難看出SA有3個顯著的要素[33]:感知(perception)、理解(understand)以及預測(projection)。態勢感知的主要形式是通用態勢戰術圖(common operational picture,COP)[34],而態勢感知的本質是一種輔助決策技術,可以認為是進行決策的先決條件,態勢感知信息融合度越高,任務決策者制定計劃時可參考的內容價值就越大。需要指出的是,即便是擁有高水平的態勢感知技術也不意味著決策的質量一定會提高很多,這是由于最終決策者是人,而出于各種因素的考量以及受經驗、冒險心態的影響,最終的決策并不一定是最優的。但客觀上高質量的態勢感知確實能夠增加做出優質決策的可能性,而且作為有人/無人機協同系統的輔助工具,一定程度上也減小了飛行員的判斷乃至決策壓力,因此該技術重要性不言而喻。

態勢感知方法是多樣的,有基于績效的方法、主觀性方法、問卷以及詢問性方法,以上這幾種都是在航空領域較早使用的一些方法。這些方法可觀、獲取簡單并且是非入侵的,但是在復雜環境中,缺乏敏感性和診斷價值,其衡量標準是以整體任務性能為依據,容易忽略如環境或飛行員等高度可變的因素帶來的影響,有時對整體任務而言可能是致命的。針對上述問題,Endsley提出了態勢感知全局評估技術(situation awareness global assessment technique,SAGAT)[35],認為直接測量SA能夠避免前面所提方法存在的缺陷。而從SAGAT方法被提出后,這項技術便被廣泛應用于SA的測量,并且如前文所說,SA起初只在空域中被研究,后來也擴展到地域,SAGAT也同樣適用于測量地面SA。地面兵力的態勢感知技術發展時間并不長,主要應用3種技術:SAGAT、態勢感知行為評價尺度(situation awareness behavioral rating scale,SABARS)和態勢感知參與者問卷方法(post-trail subjective situation awareness questionnaire,PSAQ)。SABARS是利用專家觀察者/控制者(expert observer/controllers,O/Cs)的評級來評估步兵小單位的態勢感知,這種方法也可以預測各種性能指標[36]。對于測量SA的方法而言,此處介紹的只是冰山一角,專門為SA測量設計的方法目前已達到幾十余種[37]。

3.3 協同目標分配與航路規劃技術

協同目標分配是指在考慮各種約束條件的前提下,為了使有人/無人機協同完成任務而給有人機和無人機分配各自具體的任務目標。有人/無人機協同目標分配是組合優化問題,屬于一類非確定性多項式(nondeterministic polynomially,NP)難題。一般來說,NP難題中有PT種方法將T個任務分配給P個處理器,需要在所有任務都滿足空間和時間限制下,找到一組最優可行分配。解決該問題的方法主要有圖論算法、啟發式算法以及模擬退火法等,其中模擬退火法產生的結果接近最優,相較于啟發式算法,模擬退火法能夠基于全局權衡,更好地應對多種復雜的實時問題[38]。此外,啟發式算法里還包括禁忌搜索、神經網絡和遺傳算法等。但是無論是上面提到的任何一種算法,在面對NP難題時都無法避免地付出計算量龐大的代價。在實際應用中具體執行目標分配時一般可分為2個階段進行:在任務開始執行前,可以在預規劃階段利用進化算法、禁忌搜索以及粒子群優化等集中式求解方法獲得初始任務分配方案;任務開始執行后,可以利用如合同網(contract net)等協商方法來解決動態任務分布問題[39]。

有人/無人機協同航路規劃技術是在協同目標分配方案的基礎上進行的,實時規劃出各機可行且較優的協同航路。不同于單純的無人機群的協同航路規劃,有人/無人機編隊時,一般對有人機不會進行路徑預規劃。在執行任務過程中,當環境發生突變時,有人機會主動指揮無人機偏離預定航路,此時有人機自身也可能成為無人機群航路中的“障礙”,因此有人/無人機協同航路規劃技術對于實時路徑規劃的要求更高。規劃航路所用的算法有很多,如數學規劃方法、混合整數線性規劃法、A*算法、D*算法、Voronoi圖表法以及各種人工智能方法。目前針對無人機航路規劃問題的研究較為廣泛,且各種算法成果已經十分豐富,此處不再贅述。

3.4 毀傷效能評估技術

毀傷效能評估技術在軍事領域的應用尤為重要,在有人/無人機協同系統中主要用于在編隊執行完任務后對打擊目標的毀傷效果進行綜合評估。在評估結果的基礎上,指控中心需要判斷任務是否已經達成預期,從而籌劃進一步的指令和計劃安排,如是否需要進行二次打擊或是否可以返航等。這項技術的意義和目標在于可以節約武器資源、幫助掌控任務的進展和執行任務的時機。

目標毀傷效果評估的一般步驟為:① 確定目標系統的功能和系統結構。這一點對于目標為復雜系統的情況尤為重要,當任務目標結構復雜、僅憑無人機提供的影像資料或有人機飛行員的肉眼觀察無法科學、精確進行評估時,就需要借助預先對于目標系統的科學建模以及關鍵指標、參數的提取,在打擊后依靠這些數據進行嚴謹、科學的評估。② 采取損傷樹技術提取與目標毀傷相關的關鍵部位。③ 將目標系統離散成具有規則形體的典型目標,其毀傷效果指標按典型目標進行選取。④ 根據目標的作戰任務,運用成熟的效能建模技術,建立基于物理毀傷的效能量化模型,解決目標物理毀傷與目標效能間的映射關系。⑤ 根據系統目標功能結構特點,構造結構函數,綜合得到基于毀傷的目標整體效能衰減函數,解決系統目標的整體效能與目標毀傷效果間的映射關系。⑥ 根據效能模型,計算武器打擊下目標作戰效能的實際值,用目標作戰效能的下降量來表征其毀傷效果[40]。

3.5 智能決策技術

在有人/無人機協同系統中,指控中心以及有人機都將面對大量的信息涌入。面對如此龐大的信息量,不只是飛行員,位于指控系統頂端的指揮人員即便有一定的數量,卻仍需根據環境、局勢的不斷變化及時、準確地制定和發布命令及計劃。復雜信息的決策處理對指揮人員的身心素質是極大的考驗,因此需要發展智能決策系統(intelligent decision systems,IDS)輔助指揮人員進行判斷和實時決策[41]。智能決策技術需要依賴各種輸入信息,所有基于前文所提到的關鍵技術輸出的信息都可以作為智能決策的參考輸入,而智能決策系統的輸出將用于輔助控制、指令發布等。

智能決策系統一般具有以下特性:良好的交互性(interactivity)、事件和變更檢測(event and change detection)、協助表達(representation aiding)、錯誤檢測及恢復(error detection and recovery)、含有數據之外的信息(information out of data)以及預測能力(predictive capabilities)[42]。其中良好的交互性是為了使系統所做的輔助決策更接近于人腦思維,能夠更加符合使用者的習慣和思考模式;事件和變更檢測、錯誤檢測及恢復是為了能夠實時掌握全局信息,一旦某一個環節出現問題能夠及時告知指揮人員并實時做出補救措施;協助表達是指該系統以一種引人注目、信息豐富、以人為本的方式與人交流信息;含有數據之外的信息則意味著智能決策系統不只是一個數據及信息匯總樞紐,而是要從繁雜的數據中利用算法進行提取和分析,并最終將數據轉化成計劃或者方案呈現給決策者;良好的預測能力能夠使智能決策系統的分析更加完善,在有人/無人機協同系統中如果作為輔助工具的智能決策系統自身具備一定的預測能力,那么整個系統就能夠避免一些不必要的嘗試,減少飛行員及指控中心的工作量。

4 結論

1) 有人/無人機協同系統中,各組成部分協同合作,整個系統較之單一的有人或無人機系統擁有更高的效率并能夠執行更加復雜的任務。尤其在軍事作戰領域,具有不可替代的地位。

2) 有人/無人機協同系統發展時間并不長,即便是無人機群協同控制領域的相關技術目前尚不完全成熟,因此仍有很多問題亟待解決。除介紹的幾種典型關鍵技術外,通信協議的有限帶寬以及通信距離的約束在很大程度上也限制了有人機與無人機間、指控中心與有人機以及無人機編隊之間的信息交互速度和實時性,因此通信技術是一項需要不斷發展以滿足任務需求的課題。

3) 由前文分析可知在有人/無人機協同系統中能夠確保任務執行效率及成功率的關鍵技術大多依賴指揮控制系統,因此有必要優先完善、提升和優化有人/無人機協同系統中指控中心的效能,只有具備了強大而完備的指控系統,才能有效提高有人機與無人機編隊執行任務的能力。在此基礎上,不斷提升人機交互系統的效率,優化無人機集群控制等方面的相關算法和技術,提高鏈路通信量和通信速度等,使得有人/無人機協同系統具備更強的實戰化能力。

4) 有人/無人機協同系統仍將是未來數十年軍事領域的研究熱點以及重點發展的作戰系統,其中涉及多項復雜關鍵技術需要學界乃至國家和軍隊層面的更多投入。受制于成本、規模和需求等諸多因素,全自主無人系統的實戰化應用尚不成熟,短期內無法替代有人機。在有人/無人協同作戰概念的發展和研究方面,美、英、法等國已相繼起步并取得了一定成果,這也為我國軍事領域前沿技術的發展提供了參考和借鑒。