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无人机集群由两架及以上数量的多功能无人航空飞行器共同组成，在人工智能的控制下，可以自主完成很多任务。多个无人机通过彼此的感知交互、信息传递来协同工作，在险恶的环境下可以低成本完成多样性的复杂任务。集群整体具有分布式自组织结构、简单式自适应个体、灵活式群体性模式、智能式紧密，可实现单个无人机行为自主决策、无人机间行为协同，最终产生能力涌现的自主式空中移动系统。
无人机集群技术并不是简单地把一大堆无人机放在一起，然后再安排一大堆操控手，一对一操作，这种低端的方式完全不符合无人机集群技术的定义。无人机集群技术是由多航空器平台通过科学的方式聚集后，给予每个个体特定的任务，随环境变化动态调整。简单来说，无人机集群是一个1+1＞2的群体。
无人机集群作战是近年来随着无人机在战场上的作用不断提高而提出的。无人机的操作成本低、隐蔽性好、不怕伤亡和着陆简单、支持多任务类型等特点，也进一步推动了无人机集群的发展。无人机集群的灵感源自具有较低智能的生物在迁徙、巡游或是躲避敌害过程中产生的集群行为。在现代战争中，制空权往往是决定战争胜负的关键因素。无人机在空中的高度优势，使得无人机系统成为实现集群作战的首选无人验证平台。
少则十几架、几十架，多则几百架、上千架组成的无人机蜂群，都叫“蜂群”，当然是小型无人机或微型无人机才可以，而不是造价昂贵、装备齐全的大型无人机。小型和微型无人机可以从复杂地形直接起飞，编队前往目的地，也可以从不同地点分散起飞，沿不同路径到达目的地，以躲避敌人的侦察。它们还可以用运输工具运送，接近作战地时再释放来组成蜂群，以解决无人机航程短等问题。未来无人机的作战方式，或许由数千架无人机组成的大型集群可以整合各种不同作战工种的无人机，实现海、陆、空全领域协同作战，以适应不同战况，不以侦察为主，兼顾打击，能主动搜索和消灭敌人所有地面目标。无人机集群在军事上的应用非常广泛，大体上可以分为空中打击地面、空中打击海面、空中打击空中、城市作战（复杂地形作战）和战场支援五个方面。
美国在无人机“蜂群”作战技术方面处于领先地位，一直致力于该技术的发展。作战模式主要包括“忠诚僚机”（图1-24）模式、SoSITE分布式作战模式（图1-25）、有人-无人机自主性空中格斗模式、拒止环境下协同作战模式、可快速部署与回收集群作战、进攻性蜂群城市作战模式，以及无人机集群消耗作战模式等。在美国，无人机“蜂群”技术被列为“第三次抵消战略”的五大支撑技术之一，甚至宣称自核武器技术出现以来，“蜂群”技术是军事技术领域最重要的发明。2015年，美军共试飞了50次无人机集群，创造了当年的纪录。2016年，中国共试飞了67次固定翼无人机集群，成功打破了美国的纪录。2017年，美国成功试验了103架“山鹑”微型侦察无人机的完整飞行。之后，中国完成了119架无人机的集群飞行试验，这批无人机完成了密集弹射起飞、空中集结、群组行动和多目标分组等动作，具有很强的战术价值。
图1-24 “忠诚僚机”模式
图1-25 SoSITE分布式作战模式
相较于无人机集群在军事方面上的应用，读者可能对生活场景中无人机集群的应用更为熟悉，如大型展会活动中大规模无人机群飞表演，以及近些年比较热门的无人机外卖、无人机快递、无人机除虫害、无人机消防等。2017年，中国一家无人机公司在广州部署了1180架民用无人机，进行了9min的炫酷表演，创造了无人机集群技术的世界纪录，超过1000架无人机在数据链和人工智能操作下飞行，而且能做到自动定位，单个无人机的偏差仅1~2cm，上千架无人机进行复杂的编队飞行形成不同的模式且不会发生碰撞，说明我国已经突破了无人机编队飞行的许多技术难点。现在许多中国企业都可以做，只不过规模有大有小而已，很多人把数以千计的无人机集群表演称为一场精妙绝伦的“视觉盛宴”。
无人机集群虽然具有智能、无人、自主等技术优势，以及作战优势小型化、数量多、成本低等，但也存在着机动性能差、防御能力差、接收信号弱等问题。无人机集群在军事方面虽然强大，但并非无可挑剔，如信号干扰和低空防御武器都是击败无人机集群的方式，信号干扰对无人机集群可以说是“软杀伤”，低空防御武器是“硬杀伤”，都会对无人机集群造成破坏，而且无人机集群作战需要网络基础设施的支持，这要求向战场推进，架设基站等基础设施，难度非常高。如果网络基础设施被破坏，整个无人机集群就会失效，可靠性差，无法适应战场复杂多变的环境。
面对日益复杂的使用环境和多样化的应用需求，无人机不免受到其自身软、硬件条件的限制，使其仍有某些局限性。对于单个无人机而言，无人机本身的续航能力、质量和尺寸都起着重要的限制作用，使其无法形成持续有力的打击力度；受机载传感器以及通信设备的限制作用，单个无人机同样没办法实现对任务区域的多维度、大范围覆盖；而在执行高风险的任务时，单个无人机有可能因受到攻击或自身故障而失效，从而导致任务系统容错性不足等。
所以无人机集群的产生与发展能够有效地解决单架无人机的不足，无人机集群可以协同工作，共同完成任务，这样能够更大地发挥无人机的优势，也能避免单架无人机执行任务效果不佳而失败。无人机集群可以提高任务执行效率，拓展新的任务执行方式，从而提高任务的完成度和效果。这也是无人机集群的效果要比单架大型无人机效果好的原因。
（1）群控制算法。
（2）通信网络技术。
（3）控制算法与通信技术的耦合。
（4）任务规划技术。
（5）路径规划技术。
（6）编队控制技术。
无人机集群的体系结构是指各无人机之间、各无人机与控制站之间保持着不间断的信息关系和控制关系，以及智能、行为、信息、控制等要素在系统中的时空分布模式。无人机集群体系结构体现了每个无人机受系统的组织和控制关系，系统提供了无人机行为和信息交流的框架。无人机集群在执行任务时，环境是处于动态的、不确定的，存在多种不确定因素，无人机集群体系结构作为无人机集群在面临各种情况时做出反应的基础，对无人机集群能力的发挥起着举足轻重的作用。
