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中美无人机集群技术差距有多大?

军事 rock 38064℃ 3评论

2.美军 103架“山鹑”(Perdix)无人机具备了集群的基本能力,而珠海航展67架无人机并不具备集群的基本能力

无人机集群是指借鉴自然界的自组织机制,使具备有限自主能力的多架无人机在没有集中指挥控制的情况下,通过相互间信息通信产生整体效应,实现较高程度的自主协作,从而能在尽量少的人员干预下完成预期的任务目标。

自主集群飞行技术具有以下三个重要特点:

1)无中心化:没有一个个体处于中心控制主导飞行的地位。一旦有任何一个个体消失或丧失功能,整个群体依然有序地飞行。

2)自主化:飞行期间无人为操控,所有个体只控制个体飞行,并观察临近个体位置,但并不对任何其他个体产生主观影响作用。

3)自治化:所有个体自然形成一个稳定的集群结构,一旦有任何一个个体因丧失功能脱离群体或因任何原因改变群体结构位置,新的集群结构排列会快速自动形成并保持稳定。

因此,无人机集群中个体数量的多少固然是一个考量的因素,但集群真正的难度在于无人机自主性的高低,以及个体数量增多以后带来的集群协同性。

先看美军“Perdix”无人机集群是否具备这三项能力。

美国国防部战略能力办公室主任威廉·罗珀尔(William Roper)表示:“Perdix并不是经过预设程序的协调行动的个体,而是像自然界中类似鸟群的动物群体那样共享一个分布式大脑,相互协调行动”。“每一个Perdix都可以和另一个Perdix通信联络,所以机群没有领袖,可以非常顺利地允许每一个无人机进入或离开这个群体。”因此“Perdix”具有环境感知能力和互相寻找、组队能力。

从美国国防部公布的上述演示视频来看,虽然“Perdix”无人机的尺寸小、飞行速度快,在空中很难看清楚无人机,但在地面的测控站上,无人机集群的信号清晰可见。

图6为地面控制员为集群设置目标点(左侧红点),这是本次演示中为集群设定的第一项任务。

从视频画面上可看到,“Perdix”无人机集群演示了先进的群体行为。被战斗机释放出来后,“Perdix”能找到伙伴,组成类似“蜂群”的队伍,根据任务要求一起协作控制、导航、聚集、解散。整个集群里的每一个体都非常自由,像鸟群一样忽聚忽散,上下翻飞,而且相互之间能有效避撞。当第一项任务出现时,所有无人机从自由飞行状态全都齐刷刷调转机头向目标(左侧红点)飞去,执行任务。图7为“Perdix”无人机集群执行第四次攻击任务。图8为在完成4次任务之后,“蜂群”成员开始绕一个设定的中心点,进行半径约100米的绕圈飞行。

从以上可以看出,美军的“Perdix”项目已经完美的诠释了无人机集群的三大特点:无中心化、自主化、自治化。因此有国外媒体用“惊人”(terrifying)一词来形容美军“Perdix”无人机集群所取得的成就。

新闻中还提到:目前“Perdix”无人机集群已经获得美军订单,将于2017年投入实战,并将被部署到敏感地区执行巡逻任务。而且美军的最终目标是1000架微无人机组成集群。

再来看中国珠海航展的67架无人机集群。

尽管这个珠海航展67架无人机的团队声称自己的产品也具备了动态无中心自组网、集群协同、传感与避障等功能,但他们的无人机集群在实飞时仅仅表演了齐步走功能:所有飞机从地面弹射架上依次弹射起飞,然后在空中组成一个整齐的编队,共同飞行一段距离后再依次降落在地面上。至于无中心自组网、集群协同攻击这些关键技术特征居然是用动画来演示的。

从以上技术细节可以看出,珠海67架无人机集群还不能算作真正的集群,只能算作无人机编队。

这里有必要清楚解释一下无人机编队和无人机集群之间的异同。由于二者都是大量的无人机升空,因此形式上很相似,以至于现在很多人混淆不清,认为二者是一回事。无人机编队的关键在于路径统一规划,而无人机集群的关键在于无中心化、自主化、自治化,无需预先进行统一路径规划。举个通俗的比喻,无人机编队就好比是一群人跳进游泳池里整齐划一的向前游,无人机集群则相当于一支花样游泳队在水中协同表演,二者性质不同,技术难度也不可同日而语。

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(3)个小伙伴在吐槽
  1. 淘宝。。。
    匿名2017-02-03 22:36 回复
    • 是这个路数
      匿名2017-02-08 15:24 回复
  2. emmm然而现在已经达到200架的规模了
    匿名2018-05-05 09:14 回复