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随着无人与自主技术的深化应用，开发无人机自主集群系统已成为无人机的一个重要发展方向，通过紧密协作，无人机集群系统可以体现出比人工系统更卓越的协调性、智能性和自主能力。无人机自主集群具有以下特点：可有效解决有限空间内多无人机之间的冲突；可以低成本、高度分散的形式满足功能需求；可形成动态自愈合网络，通过去中心化自组网实现信息高速共享、抗故障与自愈；具有分布式集群智慧，可通过分布式投票解决问题，且往往该种方式的正确率更高；可采用分布式探测方式，提高主动与被动探测的探测精度。

 

鉴于无人机自主集群所具备的以上特点，无人机自主集群势必成为未来作战的主流趋势（图4）。无人机自主集群作战是指一组具备部分自主能力的无人机系统通过有人或无人操作装置的辅助，在一名高级操作员监控下，完成作战任务的过程。无人机自主集群作战优势可概括为以下5点：1）在去中心化的无人机集群作战中，不存在某一个体处于主导地位，任一个体故障均不影响群体功能；2）集群内的所有个体仅通过观察临近个体位置，控制自身行动，即可实现实时的自主协同；3）集群具有强大的复原能力，当集群受外力发生改变时，会快速自动形成新结构，并保持稳定；4）集群能够克服个体能力的不足，通过协同实现整体能力放大；5）集群作战运用具有较低决策门槛和政治风险的优势，无人机集群作战有望实现低成本低损失。

 

 

综上所述，采用无人机自主集群作战方式，将逐步改变作战形态，其应用形式大致可以归纳为以下4点。

 

1）渗透侦察：无人机集群内平台轻小，节点雷达散射截面积较小，且可任意拆分形成小的群组从多个方向渗透，隐蔽性和迷惑性较强，有利于突破敌方防空体系，可进行抵近侦察，通过集群机间链通信中继方式接力向后方控制与指挥中心传回情报。

 

2）诱骗干扰：采用无人机集群充当诱饵或干扰机，替代隐身轰炸机或战斗机直接进入战场的传统作战方式，可引诱敌方防空探测设备开机工作从而暴露阵位，消耗敌方防空兵器；此外，可携带电子干扰设备，对敌方预警雷达、制导武器等进行更加抵近的电子干扰压制欺骗。

 

3）察打一体：无人机集群可以根据任务需要通过灵活配置集群内平台的侦察探测、电子干扰、火力打击力模块，可形成侦察-打击编队，对关键或高危目标的薄弱部位进行实时侦察打击，以达到出其不意的作战目的。

 

4）协同攻击：无人机集群可作为前沿作战编队，由有人机控制，并掩护有人机安全，为有人机发射的大吨位防区外导弹提供精确制导信息，用以目标指示，实现有人无人共融作战；此外，运用复眼战术，利用数量众多的具有自主控制能力的无人机组成集群，可进行全方位、多角度的饱和攻击，实现局部“以多打少”的对抗形式，使敌方难以应对。

 

 

在现有的多机协同基础上，无人机自主集群系统日益复杂（图5）。在成员数量方面，无人机集群系统将从传统多机协同中的数架无人机拓展至几十架甚至是成百上千架无人机。在平台自主水平方面，无人机集群系统将从仅可执行侦察监视等简单任务发展到可完成非结构化环境下的复杂对抗性任务。在平台异构性方面，无人机集群系统将从单一的平台载荷发展到多任务领域下的异构平台和载荷。在集群复杂度方面，无人机集群系统将从简单的领导者/跟随者的交互发展到自组织、分布式自主协作。在人-集群交互模式方面，无人机集群系统将从简单的遥控模式发展到人-集群智能交互模式。具体来说，无人机自主集群系统具有如下发展趋势。

 

 

由于无人机对战场态势的感知与实时决策能力还不能完全替代人的思维与判断，尚难以满足复杂战争中对无人机高层次自主和智能的要求。因此，采取无人机与有人机共融集群，实现能力互补和行动协调，已成为重要发展趋势。无人机可充分利用其机动能力强、成本低、隐身性能好的优势，在恶劣条件下执行危险任务，消除有人机执行任务的风险；有人机可充分利用人的智慧和综合判断能力，排除干扰，实现共融集群的综合决策和任务管理。2010年4月，美军发布的《美国陆军无人机系统2010—2035路线图》明确把无人机发展划分为3个关键阶段，提出通过通用互操作标准实现无人机系统的一体化，从而为实现高层次人机融合奠定基础。

 

2016年5月，美国空军发布的《小型无人机系统飞行规划2016—2036》对“忠诚僚机”集群作战概念进行了阐述，强调无人机与有人机的共融作战，旨在通过无人机与有人机联合编队加强双方作战能力。2018年8月，美国国防部发布的《无人系统综合路线图2017—2042》强调应注重互操作性技术发展以助力有人/为无人系统的高度协同。在中国国务院2017年7月发布的《新一代人工智能发展规划》中，8次提到了“人机协同”，并把“人机协同共融”作为建立新一代人工智能关键共性技术体系的重点任务之一。在2018国家机器人发展论坛暨RoboCup机器人世界杯中国赛开幕式上，中国工程院院士王天然指出“下一代机器人将‘与人共融’，如果能抓住这个机遇，中国将在机器人创新舞台上扮演一个特殊的角色”。在2018 IEEE/CSAA制导、导航与控制学术会议（IEEE/CSAA GNCC2018）上，中国工程院院士樊邦奎提出“无人机系统与有人系统之间的高度协同是实现无人机集群实际应用的关键”。因此，在未来信息化、网络化、体系对抗的环境下，采取无人机与有人机共融集群，通过密切协同和高度智能的人机交互来完成信息获取、任务决策、指挥引导复杂人机协同，达成操作员与无人机不同维度间的互联互通互操作，可实现跨域平台系统任务能力的倍增甚至指增效益。

 

 

在2015年4月美国海军研究局发布的“低成本无人机集群技术”（low-cost UAV swarming technology，LOCUST）项目中就已经出现变体无人机的身影，在该项目中变体无人机可实现从多管发射装置中弹射起飞，并在起飞过程中自动展开机翼及推进器，变形成任务模式下的舒展形态。2015年9月，美国国防高级研究计划局在发布的“小精灵”项目中再次畅想了变体无人机，尤其是轻小型变体无人机的未来。

 

该项目打破了传统依赖空中加油实现作战半径延展的模式，而是设想依托集群发射与回收技术，让现有大型飞机在敌方防御射程外发射成群的小型无人机，当任务结束后母机再对小型无人机进行回收。由于“小精灵”无人机无地面起落环节，其设计上更贴近于导弹的外观，当任务结束进行回收时，“小精灵”无人机将自动打开飞机顶部与母机捕获器配套的回收装置，并折叠机翼，以便带回由地面人员在24 h内完成重置并等待下次使用。2018年，美国AeroVironment公司计划通过集成FlightWave公司的Edge混合垂直起降技术开发一种具有垂直起降模式和固定翼飞行模式的新型变体无人机，该无人机起飞和着陆时无需使用诸如拦阻网或弹射器之类的地面设备。采用变体技术后的无人机，其不同任务状态下的飞行性能可从根本上得到改善，将同时兼顾长航时巡逻飞行、高速冲刺和高机动飞行能力，使无人机在担负传统的侦察监视任务的同时，具备有效打击各种地面、海面以及空中目标的能力。
　
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