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无人机集群作战关键技术及发展趋势

作者：张丹凝程岳林清余冠锋肖刘炜

来源：《中国新通信》2022年第04期

【摘要】近年来，由于无人机的迅猛发展，无人机集群受到了广泛地关注。无人机集群

本质是一个复杂且庞大的系统，单机执行任务时承载量较小、对信息的感知能力弱等不足随着

其作战概念的提出也得到了有效的解决;另外，无人机技术发展的重要方向之一就是其作战方

面的研究与应用。本文介绍了无人机集群作战的关键技术及发展趋势。首先，介绍了无人机集

群作战的概念和优势。其次，对集群作战的发展现状进行了简要说明。然后分析了集群作战中

所需的关键技术。最后对集群作战未来的发展趋势进行了一些推测。为无人机集群作战理论研

究工作提供参考。

【关键词】无人机（UAV）无人机集群集群交互作战

引言：

无人机集群作战，是近些年被提出的一个概念，其本质是一种作战模式。集群作战的灵感

来自蜂群、蚁群、鸽群、狼群等自然界生物群落，目的是对低智能群居生物在迁徙、巡游或是

躲避敌害过程中的联络和协同的方式进行模仿，大幅提升作战系统整体性能，自主协同完成复

杂任务。集群作战主要是由智能机器构成的，值得注意的是，简单地将大量无人作战平台集合

并不能称为智能机器集群，智能机器集群是指各作战平台间能够进行协同合作沟通，并且利用

集群智能来完成复杂作战任务。由于人工智能技术在自主协同作战和无人机集群项目上的发展

与运用，无人机集群作战对未来战场的影响必将越来越大，集群交互作战也必然成为当前空战

中亟需解决的重难点问题。[1]

一、集群交互作战的概念和优势

（一）集群交互作战的概念

集群是指为实现某种共同目标的群体在实现目标时而产生的协调行为，是受自然界蜂群、

蚁群等的启发衍生而来的。其特点为可以显现出智能行为的整体是基于大量的个体间相互协

作、沟通而形成的，个体的数量多、功能单一，且运动遵循的逻辑规则相对简单。

集群作战是集群在军事领域方面的应用。其核心是利用很多作战单元执行各种作战任务，

比如侦查、攻击、防御、控制等，在执行任务的同时，各个作战单元需要实时感知战场态势的

变化，以此来转换不同的作战模式。

无人机集群作战，其本质是模仿自然界生物集群的编队飞行，[2]一般是指通过多个关键

技术使得母机在不同平台投放的一定规模及数目的无人机间相互协同合作来完成作战任务的一

种新型作战概念。

集群交互作战，该概念来源于美国空军发布的《小型无人机系统飞行规划（2016-

2036）》，一方面，该规划首次提出了“集群作战”和“忠诚僚机”这两个概念，另一方面，这是

当前空战系统中的重要研究方向。自2015年由美空军启动的忠诚僚机项目，其本质就是有人

机/无人机协同作战，为了保证系统的可靠性和稳定性，降低系统的智能成本，领导者-跟随者

机制是解决有人机/无人机协同的有效手段之一。忠诚僚机使用的是中型无人机和有人机编队

的集群形式。[3-4]首先是可以降低成本，方法是将老旧飞机进行改造，使其可在能自主控制的

情况下与新型战机组成新的编队进行协同作战;其次是新型战机可以对改造后的无人机进行指

挥和控制，更加贯彻了无人机集群项目的低成本规模化和自主性，目的是让无人机进入防空态

势严峻、任务条件严苛等有人机到达不了的区域进行作战，大大降低了飞行员的负担。

（二）集群交互作战的优势

作战1.效率高，容错性好

集群交互作战相较于大型无人机作战具有作战效率高且容错性好的优点。集群交互作战可

以在不同的战场态势、不同的打击效果下，灵活变更作战计划、为无人机匹配不同的作战任

务，且单个无人机间互相不关联，不会影响整体作战效率。在完成相同的任务时，集群作战所

需时间比单个无人机所需时间要少很多。综上，集群交互作战具有明显优势，在对抗敌人时拥

有更大胜率。

参战数量多，任务2.完成率高

在复杂的战场环境下，作战单元数量比单元作战能力更为重要、更能决定胜负。无人机集

群中的无人机个体具有“无中心”和“自主协同”的特点，互相之间不依赖于对方。如果集群中的

一架无人机遭遇打击，其他的无人机仍然可以完成任务。

大数量决定了无人集群中无人机功能可以趋于分化，单個无人机可以完成不同的任务，诸

如侦察、攻击、通信、防御等，无人集群能够建立起一套完备的作战体系。对敌方来说，无人

集群庞大的体量使其战损的概率大幅提高，再坚实的防御体系也难免会有疏漏。

作战成本低3.

功能单一的小型无人机设计构造相对简单、平