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中美無人機集群技術差距有多大?

軍事 rock 42074℃ 3評論

2.美軍 103架“山鶉”(Perdix)無人機具備了集群的基本能力,而珠海航展67架無人機并不具備集群的基本能力

無人機集群是指借鑒自然界的自組織機制,使具備有限自主能力的多架無人機在沒有集中指揮控制的情況下,通過相互間信息通信產生整體效應,實現較高程度的自主協作,從而能在盡量少的人員干預下完成預期的任務目標。

自主集群飛行技術具有以下三個重要特點:

1)無中心化:沒有一個個體處于中心控制主導飛行的地位。一旦有任何一個個體消失或喪失功能,整個群體依然有序地飛行。

2)自主化:飛行期間無人為操控,所有個體只控制個體飛行,并觀察臨近個體位置,但并不對任何其他個體產生主觀影響作用。

3)自治化:所有個體自然形成一個穩定的集群結構,一旦有任何一個個體因喪失功能脫離群體或因任何原因改變群體結構位置,新的集群結構排列會快速自動形成并保持穩定。

因此,無人機集群中個體數量的多少固然是一個考量的因素,但集群真正的難度在于無人機自主性的高低,以及個體數量增多以后帶來的集群協同性。

先看美軍“Perdix”無人機集群是否具備這三項能力。

美國國防部戰略能力辦公室主任威廉·羅珀爾(William Roper)表示:“Perdix并不是經過預設程序的協調行動的個體,而是像自然界中類似鳥群的動物群體那樣共享一個分布式大腦,相互協調行動”。“每一個Perdix都可以和另一個Perdix通信聯絡,所以機群沒有領袖,可以非常順利地允許每一個無人機進入或離開這個群體。”因此“Perdix”具有環境感知能力和互相尋找、組隊能力。

從美國國防部公布的上述演示視頻來看,雖然“Perdix”無人機的尺寸小、飛行速度快,在空中很難看清楚無人機,但在地面的測控站上,無人機集群的信號清晰可見。

圖6為地面控制員為集群設置目標點(左側紅點),這是本次演示中為集群設定的第一項任務。

從視頻畫面上可看到,“Perdix”無人機集群演示了先進的群體行為。被戰斗機釋放出來后,“Perdix”能找到伙伴,組成類似“蜂群”的隊伍,根據任務要求一起協作控制、導航、聚集、解散。整個集群里的每一個體都非常自由,像鳥群一樣忽聚忽散,上下翻飛,而且相互之間能有效避撞。當第一項任務出現時,所有無人機從自由飛行狀態全都齊刷刷調轉機頭向目標(左側紅點)飛去,執行任務。圖7為“Perdix”無人機集群執行第四次攻擊任務。圖8為在完成4次任務之后,“蜂群”成員開始繞一個設定的中心點,進行半徑約100米的繞圈飛行。

從以上可以看出,美軍的“Perdix”項目已經完美的詮釋了無人機集群的三大特點:無中心化、自主化、自治化。因此有國外媒體用“驚人”(terrifying)一詞來形容美軍“Perdix”無人機集群所取得的成就。

新聞中還提到:目前“Perdix”無人機集群已經獲得美軍訂單,將于2017年投入實戰,并將被部署到敏感地區執行巡邏任務。而且美軍的最終目標是1000架微無人機組成集群。

再來看中國珠海航展的67架無人機集群。

盡管這個珠海航展67架無人機的團隊聲稱自己的產品也具備了動態無中心自組網、集群協同、傳感與避障等功能,但他們的無人機集群在實飛時僅僅表演了齊步走功能:所有飛機從地面彈射架上依次彈射起飛,然后在空中組成一個整齊的編隊,共同飛行一段距離后再依次降落在地面上。至于無中心自組網、集群協同攻擊這些關鍵技術特征居然是用動畫來演示的。

從以上技術細節可以看出,珠海67架無人機集群還不能算作真正的集群,只能算作無人機編隊。

這里有必要清楚解釋一下無人機編隊和無人機集群之間的異同。由于二者都是大量的無人機升空,因此形式上很相似,以至于現在很多人混淆不清,認為二者是一回事。無人機編隊的關鍵在于路徑統一規劃,而無人機集群的關鍵在于無中心化、自主化、自治化,無需預先進行統一路徑規劃。舉個通俗的比喻,無人機編隊就好比是一群人跳進游泳池里整齊劃一的向前游,無人機集群則相當于一支花樣游泳隊在水中協同表演,二者性質不同,技術難度也不可同日而語。

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(3)個小伙伴在吐槽
  1. 淘寶。。。
    匿名2017-02-03 22:36 回復
    • 是這個路數
      匿名2017-02-08 15:24 回復
  2. emmm然而現在已經達到200架的規模了
    匿名2018-05-05 09:14 回復