固定翼無人機集群飛行更難

據(jù)報道，中國電子科技集團公司(中國電科)10日宣布，成功完成119架固定翼無人機集群飛行試驗，刷新此前2016年珠海航展披露的67架固定翼無人機集群試驗紀錄，標志著智能無人集群領域的又一突破，奠定了我國在該領域的領先地位。試驗中，119架小型固定翼無人機成功演示了密集彈射起飛、空中集結、多目標分組、編隊合圍、集群行動等動作。

傅前哨介紹說，與這幾年春晚上驚艷亮相的四旋翼無人機集群相比，固定翼無人機光是編隊飛行的難度就高得多。因為四旋翼無人機可以在空中懸停，更容易精確定位和編寫控制程序。理論上講，只需要預先制定好每架無人機的飛行路線，它們就可以按照程序在空中組隊飛行，但其實相互之間沒有聯(lián)系。固定翼無人機的編隊飛行就困難很多。因為固定翼無人機必須保持一定的速度才能維持在空中飛行，每架無人機不僅需要知道自己在哪里，而且還得知道附近其他無人機的位置和方向，并根據(jù)情況調整方向，以避免發(fā)生“空中撞機”事故。這就意味著固定翼無人機必須有“相互溝通”能力，對它們的傳感器、通信、定位等技術提出了極高要求。

也正因為固定翼無人機編隊飛行不易，因此今年3月巴基斯坦閱兵式上的“飛馬”無人機(經(jīng)中國授權生產的“彩虹-3”無人機)三機編隊飛過主席臺才讓世界矚目——這是全球第一次無人機以編隊飛行的方式參加閱兵。

中美在無人機領域競爭激烈

傅前哨認為，在無人機集群的控制技術領域，中美走在世界最前列。美國致力于打造無人機集群，通過國防高級研究計劃局(DARPA)、海軍研究局和眾多實驗室等組織機構，在無人機集群的概念驗證研究方面成效顯著。美國國防部發(fā)布的《無人機系統(tǒng)路線圖 2005—2030》將無人機自主控制等級分為1-10級，確立“全自主集群”是無人機自主控制的最高等級，預計2025年后無人機將具備全自主集群能力。

2015年，美國海軍實現(xiàn)50架固定翼無人機集群飛行的紀錄。這些無人機按照主從模式飛行，利用無線自組織網(wǎng)絡進行信息交互和共享。與以往每架飛機需要一個操作員不同，該項目通過集群地面控制站實現(xiàn)了同時對50架無人機的控制，將控制權逐漸轉移至飛行器，使無人機實現(xiàn)自主飛行和決策，以減輕操控人員的壓力。2016年11月，中國第一個固定翼無人機集群飛行試驗以67架飛機的數(shù)量打破了美國的紀錄。今年1月，美軍使用三架戰(zhàn)斗機在空中釋放了103架“山鶉”微型偵察無人機，可連續(xù)飛行半小時之久，能自主執(zhí)行情報搜集和監(jiān)控任務。但不到半年時間，這個紀錄再次被中國改寫。

“像智慧生物那樣自主決策”

中國電科智能無人系統(tǒng)專家趙彥杰表示，自1917年無人機作為一種新裝備問世以來，100年后的今天，智能無人集群再一次成為“改變游戲規(guī)則”的顛覆性力量，以集群替代機動、數(shù)量提升能力、成本創(chuàng)造優(yōu)勢的方式，重新定義著未來力量運用的形態(tài)。

“集群智能”一直被各國視作無人系統(tǒng)人工智能的核心，是未來智能無人系統(tǒng)的突破口。傅前哨表示，無人機集群真正要實用化，面對的問題不只是編隊飛行，還需要根據(jù)不同情況像智慧生物那樣自主做出判斷和決策。例如無人機集群控制的基礎是協(xié)同態(tài)勢感知，它們配備有不同的傳感器，需要通過相互協(xié)同工作，實現(xiàn)信息共享，從而獲得更大的感知范圍和更高的精度。

在編隊飛行中，無人機集群還需要根據(jù)情況變換隊形，例如遇到障礙物時整個編隊的分離與重新融合，編隊成員增加或減少時的隊形調整，以及作戰(zhàn)目標改變、威脅環(huán)境變化等其他突發(fā)情況下的編隊重構等。當無人機集群面對高對抗性的戰(zhàn)場環(huán)境，它們還需要自主判斷如何以盡可能少的損失確保任務的完成率，使無人機集群在執(zhí)行任務時的生存概率和作戰(zhàn)效能達到最佳。

據(jù)介紹，大規(guī)模、低成本、多功能的無人機集群通過空中組網(wǎng)、自主控制、群智決策，可以應用于多種探測感知、應急通信等任務。傅前哨說，例如這類無人機集群實施對地攻擊時，就將對地面防空系統(tǒng)構成全新挑戰(zhàn)：個體目標太小難以跟蹤，即便擊落其中幾架，也無法消除整個機群的威脅。未來智能無人集群還將呈現(xiàn)系統(tǒng)智能化、網(wǎng)絡極大化、節(jié)點極小化、平臺多樣化、成本低廉化五大特點，并加速推進智能無人集群向裝備系列化、應用多樣化、覆蓋全域化快速發(fā)展。