专题：无人集群系统技术与应用

无人集群技术是无人作战系统发展的前沿技术和主要热点，随着战场环境动态复杂演进，呈现出作战场景变化越来越迅速、博弈对抗越来越强烈、作战过程不可复现等特征，对无人集群作战系统的应用提出了巨大挑战。为此，本专题依托“蜂群多智能体系统群智激发汇聚研究与实现”“航空集群空空导弹攻击区模型及智能预测方法研究”“仿鸟群智能行为的无人机与有人机共融集群自主控制”“仿鹰鸽智能的多智能体群组对抗推演与博弈方法研究及验证”“科技创新2030-新一代人工智能”等国家自然科学基金重大项目及其他重要项目，旨在汇聚无人系统作战体系架构设计、任务规划、效能评估等无人集群作战系统方面理论与技术方法的研究成果，探索面向复杂环境的有人\|无人集群、跨域无人集群等作战系统的运用模式和效能机理，为相关研究人员提供有益参考，共同推动智能无人作战技术的发展和提高。本专题采用视频加载等增强出版形式，读者可扫描二维码来观看相关资料，以加深理解和认识。限于研究者水平，文中所述方法及结论可能存在一定局限性。     

战争加快进入“U”时代

不止无人机,同属无人装备谱系的无人地面平台（UGV）、无人潜航器（UUV）、无人水面艇（USV）等,均把自主系统技术作为发展取向,有的已被投入实战,显示出强大的作战效能。有资料显示,全球目前有30个国家在研发无人系统,50多个国家在广泛使用无人化系统。事实说明,在自主系统技术支撑下,战争正跨入“U”时代。     

基于PCTBTA的有人/无人协同作战交互任务建模

针对当前有人/无人协同作战任务的复杂化、交互界面的信息量剧增等问题，提出了一种基于PCTBTA的有人/无人协同作战交互任务模型。该模型关注有人/无人协同作战中外部环境因素对操作员进行人机交互带来的影响以及在这些影响下操作员的缺省任务。首先，综合分析有人/无人协同作战任务流程及其特点，构建交互任务概念模型；其次，确定有人/无人协同作战中5个典型作战任务，对各任务的目标、序列、显示变量、影响因素、操作等概念元进行研究分析，最后，根据有人/无人协同作战概念模型及对概念元的分析，建立动态环境下有人/无人协同作战交互任务模型。相较CTT、GOMS等模型，该模型融入作战中时刻变化的外部因素，能够更好地描述在动态战场环境下有人/无人协同作战交互任务流程，在有人/无人协同作战中为操作人员高效完成交互任务提供理论模型，为未来各类有人/无人协同作战信息系统人机界面的优化设计和研制奠定基础。     

贝叶斯网络的对地攻击无人机自主能力评估

作战任务条件下评估对地攻击无人机自主能力，是无人机作战使用亟待解决的关键问题之一。针对对地攻击无人机作战流程与特点，选取感知探测、规划决策、作战执行、安全管理和学习进化5个紧密贴合其作战运用特点的自主能力影响因素，构建面向全任务过程的对地攻击无人机自主能力评估指标体系。基于贝叶斯网络建立自主能力评估模型，利用改进熵权法确定根节点的先验概率，并运用贝叶斯软件Netica进行实例仿真。针对对地攻击无人机任务前、任务中和任务后的自主能力，利用因果推理、截断分析推理和影响因素推理3种推理模式进行仿真验证及推理分析，根据仿真验证结果给出了各个阶段自主能力的动态调整建议。     

无人机自主集群技术研究展望

 动态不确定环境和复杂任务决定了无人机系统势必朝着集群化、自主化和智能化方向发展,具备共识自主性的无人机集群可无需任何集中规划或直接通信完成复杂智能行为。从无人机自主性内涵出发,讨论了无人机自主集群的概念、特点、优势及可能的作战形式,从人机共融、变体设计、人工智能和集群对抗方面探讨了无人机自主集群的发展趋势及无人机集群应对反无人机技术的必要性,从军用和民用领域分析了无人机自主集群的可能应用前景,从战略规划、研发模式、系统协调、交叉学科、国防应用及市场培育等方面探讨了无人机自主集群技术的发展方向。     

人工智能在无人机军事领域的应用发展研究：基于WOS核心数据库的文献计量分析

人工智能赋能下的无人机将推动未来战争向着无人化、智能化趋势发展，自主化的感知、判断、决策、行动的作战单元或群体，具备颠覆战争规则，改变战争形态的能力，受到世界各主要军事国家的高度重视。使用CiteSpace可视化软件，以近10 年Web of Science核心数据库收录的主题相关文献为数据源，开展人工智能在无人机军事领域应用的研究现状、研究发展脉络以及研究热点分析。主要研究内容包括时间分布、空间分布、研究机构分布、关键节点核心文献、关键词共现、关键词聚类以及时间线等7个方面。结果表明：近10年人工智能在无人机作军事领域应用研究的发文量总体上呈现稳中有升的发展趋势，且以2017年为分界点，年平均发文量明显增多；我国在该领域发文量排名第一，在国际发文量排名前十的研究机构中占比80％，且形成了节点数最多的研究机构合作集群，具备较大的贡献度和影响力；研究热点按照应用划分为情报侦察、任务规划、自主作战决策，本文对每一热点进行了技术发展脉络、研究难点、技术路径优缺点的总结分析，涉及的主要算法包括群体智能、深度学习、强化学习、深度强化学习等，以期为我国人工智能与无人机作战融合创新发展提供相关参考，提升研究水平。     

基于DoDAF的无人机协同作战效能评估

对无人机协同作战进行效能评估能够有效分析系统性能好坏,对提升系统作战能力有积极意义。针对无人机作战编队,使用DoDAF构建无人协同作战体系框架,分析作战活动与能力之间的关系,建立协同作战能力指标体系;对于不同类型的指标进行差异化处理,分别采用尺度标度法、概率计算法与聚合法处理量纲类指标、定量型概率类指标与定性型概率类指标;使用ADC模型,扩展系统能力向量,将生存能力、电子对抗能力等综合性指标考虑在内,突破单项指标的局限性;最后以对地作战典型任务下的无人机协同作战为场景,使用该方法对不同作战方案进行效能评估,计算结果验证了该方法的有效性。     

2019年无人机热点回眸

 在科技创新牵引和管控政策的推动下,无人机产业焕发出新的活力。2019年,无人机自主控制及应用技术又取得长足发展,呈现出一些新的发展态势。从无人机新战略、无人机赛事、技术革新、实战化等多个角度,对2019年无人机的科技热点及发展趋势进行了总结。分析表明,无人机集群智能作为一项颠覆性技术和作战理念,将成为未来无人机研究发展的重要方向。     

军用无人机的发展趋势

21世纪是智能化、信息化及高科技飞速发展的时代.无人机与载人飞机相比它具有体积小、造价低、使用方便、对作战环境要求低、战场生存能力强等优点.无人机一改之前的作战传统,将直接参与一线作战,甚至部分取代战斗轰炸机和轰炸机,承担部分防空压制和对地打击任务.无人机作战,必将成为未来战争中一个极其重要的空中作战模式.该文结合实战情况及当前无人机的技术积累探讨了无人机未来的发展万向.     

大型无人机系列的研制与发展

文章全面介绍了我国大型模拟型靶机、实体型靶机及某型无人机的研制、发展历程，阐述了各型靶机(或无人机)的主要技术难点和关键技术。通过对各型无人机发展历程的阐述，说明了一个道理：我国无人机的发展，走的是一条自力更生、独立自主的道路；只有走自己的路，道路才越走越宽广。同时，对未来我国无人作战飞机的作用、地位与发展进行了预测、分析和规划。     

2021年无人机热点回眸

随着人工智能技术的发展以及机载任务平台性能的提升,2021年无人机技术与应用呈现新的发展态势.从无人机政策法规、自主控制、反无人机、应用领域等多方面回眸了2021年无人机的技术研究热点,分析了无人机技术领域未来的发展动向.人工智能、视觉导航等技术使无人机综合能力更加强大,也使其应用领域向更宽、更深、更综合方向拓展,尤其...     

Global Mission Sensitivity Study for Phased MissionSystem with Analysis of Variance Method

A comprehensive mission sensitivity analysis index based on Sobol＇s index called global mission sensitivity（ GMS） was proposed in this paper which focused on analyzing the mission sensitivity of components of phased mission systems（ PMS）. The simulation strategy of GMS based on a Petri net and Monte Carlo method was presented which had broad applicability. Finally,the GMS and Birnbaum＇s sensitivity of components in a PMS example were compared. The GMS of component is demonstrated to be more adaptable to reflect the component mission sensitivity when the rated reliability parameters of components cannot be obtained, and components have state dependency or the system is subjected to common cause failure.     

基于冗余的复杂体系动态适应性研究

从分析复杂体系中单个系统单元的可用性及其对动态使命任务环境的适应性出发,探讨复杂体系动态适应性冗余结构本身的可用性及其对任务和使命目标的适应性所产生的影响,提出基于冗余的复杂体系动态适应性结构设计思想,并通过具体实例进一步阐释,指出基于冗余的复杂体系能够适时地增加复杂体系各组成子系统的可用性,进而有效地增强复杂体系对动态使命任务环境的适应性.     

高职教育的使命与高职教师的责任

新形势下高职教育的使命是培养具有职业精神、高素质、全面发展的技术技能人才，这一使命需要由高职教师来完成。通过对高职教育的性质、使命，高职教师的责任、素质要求和成长路径进行分析，从而使高职教师可以认清角色，明确责任，创造性地完成本职工作，实现高职教育的发展目标。     

任务规划技术在应急通信领域的应用

 中国应急通信系统的建设已初具规模，但应急通信系统的体系化应用能力尚不高，还需解决协同应急、精细化运营等问题。介绍了任务规划技术的内涵，阐述了任务规划技术在应急通信指挥调度中的应用进展，提出了利用成熟技术成果开展应急通信任务规划系统工程实践的思路。     

无人机自主防碰撞控制技术新进展

 随着低空飞行无人机的日益增多,低空环境的飞行安全问题正变得越来越严峻。在阐述无人机自主防碰撞控制基本原理的基础上,分析了无人机自主防碰撞控制技术研究的4 类主要方法,进而阐述了低空飞行对无人机防碰撞控制技术提出的挑战。最后提出了可借鉴人类认知发育机理的无人机认知防碰撞控制方法,讨论了认知防碰撞控制技术的新进展。     

Fuzzy Self-adaptive Proportional Integration Differential Control for Attitude Stabilization of Quadrotor UAV

The technology of attitude control for quadrotor unmanned aerial vehicles(UAVs) is one of the most important UAVs' research areas.In order to achieve a satisfactory operation in quadrotor UAVs having proportional integration differential(PID) controllers,it is necessary to appropriately adjust the controller coefficients which are dependent on dynamic parameters of the quadrotor UAV and any changes in parameters and conditions could affect desired performance of the controller.In this paper,combining with PID control and fuzzy logic control,a kind of fuzzy self-adaptive PID control algorithm for attitude stabilization of the quadrotor UAV was put forward.Firstly,the nonlinear model of six degrees of freedom(6-DOF) for quadrotor UAV is established.Secondly,for obtaining the attitude of quadrotor,attitude data fusion using complementary filtering is applied to improving the measurement accuracy and dynamic performance.Finally,the attitude stabilization control simulation model of the quadrotor UAV is build,and the self-adaptive fuzzy parameter tuning rules for PID attitude controller are given,so as to realize the online self-tuning of the controller parameters.Simulation results show that comparing with the conventional PID controller,this attitude control algorithm of fuzzy self-adaptive PID has a better dynamic response performance.     

某无人机基于载重任务的重心位置配置分析

基于某无人机的载重任务特点和要求,提出和分析了一种通过利用载重物调节无人机任务阶段重心位置,改善爬升和下滑阶段升阻特性来提高性能的方法。推导了重心位置变化与配平升力线斜率、升致阻力系数之间的关系。分析了通过调节重心位置改善爬升和下滑阶段升阻特性,从而提高性能的可行性;并结合实际模型进行了爬升与下滑阶段升阻特性计算。通过与任务阶段重心位置始终保持不变设计方案的对比,得出了通过调节重心位置可有效改善飞机爬升和下滑阶段升阻特性,提高性能的结论。     

基于设备任务可靠性的备件储量研究

备件等待是维修保障延误的主要因素。以设备的任务可靠性为目标，研究了基于可靠性数学模型来确定维修备件储量的方法，其应用对设备满足任务需求并有效地控制备件的费用具有实际意义。