智能無人集群系統(tǒng)發(fā)展白皮書

20212021年11月智能無人集群系統(tǒng)發(fā)展白皮—202.1中國電子技術(shù)標準化研究2021年11 編寫中國電子技術(shù)標準化研究 徐冬梅 中國電子科技集團電子科學(xué)研究趙彥劉長白陽楊李劉重顏仲茍桂張尚孫施呂杜光蔡子武馬征袁莞付博韓麻樸隋維北京航空航天大段海魏鄧亦呂衛(wèi)夏霍夢陳徐小袁彭雅鵬城實驗丁玉復(fù)旦大董志 中國科學(xué)院軟件研究 林德方楊慶何范世鄭田戴劉松趙欣郭子胡家-II 中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究李加 佟之，中ID'胡益

禾 劉 李人 劉榮重慶郵電大 郭重慶大 陳 艾云 田 王 張 李宇 -III 新東圳（蘇州）智能科技有限公 山東威宇智控科技有限公李國哈瓦特國際消防裝備（深圳）有限公伊湖北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)李建-IVII目錄目U聲 一、概述二、發(fā)展需求、趨勢和未來愿景(—)發(fā)展需求（二）發(fā)展趨勢（三）未來愿景三、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀（－）國外發(fā)展現(xiàn)狀（二）國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀四、智能無人集群系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)（－）概述（二）系統(tǒng)架構(gòu)（三）無人平臺（四）通信組網(wǎng)（五）智能協(xié)同（六）效能評估-V五、智能無人集群系統(tǒng)應(yīng)用案 （二）鐵路行業(yè)智能無人集群應(yīng)用（三）構(gòu)建三維河道模型(—)國際標準化組織（二）我國標準化組織七、智能無人集群系統(tǒng)技術(shù)標準體系…… (—)智能無人集群系統(tǒng)標準體系建設(shè)（二）基礎(chǔ)標準研制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（二）評估標準研制（四）技術(shù)標準研制 （五）應(yīng)用標準研制附錄：智能無人集群跨域協(xié)同應(yīng)用場 -VI_ II前言無人潛航器、機器人等—系列新產(chǎn)品。智能無人集群系統(tǒng)指若干無人系統(tǒng)根據(jù)任務(wù)分工，在—定時間、空間內(nèi)協(xié)同憲成復(fù)雜任務(wù)的整體系統(tǒng)。智能無人集群系統(tǒng)具有單個無人系統(tǒng)不可比擬的優(yōu)勢，在農(nóng)業(yè)、制造業(yè)、交通、教育、醫(yī)療、軍事、金融等多個領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、網(wǎng)絡(luò)通信等新—代信息技術(shù)的快速發(fā)展促進了智能無人集群技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。目前，從世界范圍內(nèi)來看，智技術(shù)組織提出并研制了不同的技術(shù)架構(gòu)，使得智能無入集群產(chǎn)業(yè)發(fā)展缺少統(tǒng)—的技術(shù)體系和標準體系來指導(dǎo)產(chǎn)品全生命周期的設(shè)計、研制、使用和維護等。基于以上需求，編制組啟動了本白皮書的撰寫工作。-VII、概

一戰(zhàn) 集群的研究起始于1959年法國生物學(xué)家PierrelGrasse,研究發(fā)現(xiàn)昆蟲之間存在高度結(jié)構(gòu)化組織，能夠群體協(xié)同憲成遠遠超出個體能力的復(fù)雜任務(wù)，這種行為稱為群集行為，群集指能夠與其他個體以及周圍環(huán)境交互作用的若干個體集合，如蟻群、魚群、蜂群等等，它們的簡單或微觀行為的結(jié)合會導(dǎo)致更為復(fù)雜和宏觀的行為，從而使整個群集行為整體上取得顯著效果。自然界中，群集生物中的每—個個體看上去都有自身的行動方式，并且整個群體在整體上呈現(xiàn)出高度的有組織性，它們的協(xié)調(diào)行為是通過個體之間的交互行為直接實現(xiàn)，或者通過個體與環(huán)境的交互行為間接實現(xiàn)。集群并不是對多個個體進行簡單的連接和組合，而是使眾多個體高效協(xié)作、緊密耦合，構(gòu)成自組織、高穩(wěn)定的分布式系統(tǒng)，激發(fā)個體智慧，匯聚群體智能。集群技術(shù)將大大提高個體行為的智能化程度，更好地完成實現(xiàn)協(xié)同任務(wù)分配與協(xié)調(diào)，能夠有效提高群體完成復(fù)雜任務(wù)的能力，并具有高效率、高容錯性和內(nèi)在的并行性等優(yōu)點。無人系統(tǒng)指平臺上無需人工操作的物理信息系統(tǒng)，作用于物理世界來完成目標任務(wù)。無人系統(tǒng)可以是移動的或固定的，包括無人地面設(shè)備、無人空中設(shè)備、無人水下設(shè)備、無人水面設(shè)備和其他使用智能傳感器技術(shù)無人操作的設(shè)備。從無人系統(tǒng)定義看出，無人系統(tǒng)是由機樁、控制、計算機、通信、材料以及人工智能等多種技術(shù)融合而成的復(fù)雜系統(tǒng)，無人化和智能化是無人系統(tǒng)最顯著的兩個特征。無人系統(tǒng)的智能化是指在特定任務(wù)和環(huán)-1 主能力”。無人系統(tǒng)可在時間域和空間域根據(jù)環(huán)境、任務(wù)變化進行實時調(diào)整并做出判斷，在無人或人工輔助情況下完成任務(wù)。在實際應(yīng)用上，單個無人系統(tǒng)由千自身動力、功能和性能等方面的限制，無法單獨完成復(fù)雜任務(wù)，如軍事作戰(zhàn)、地震等自然災(zāi)害需要多無人系統(tǒng)協(xié)同任務(wù)執(zhí)行。為解決單個無人系統(tǒng)的局限性問題，需以集群方式來解決。由此，智能無人集群是指由一定數(shù)量的同類或者異構(gòu)無入系統(tǒng)／裝備、控制系統(tǒng)及人機界面組成，利用信息交互與反饋、激勵與響應(yīng)，實現(xiàn)相互間行為協(xié)同，適應(yīng)動態(tài)環(huán)境，共同完成特定任務(wù)的智能聯(lián)合系統(tǒng)。智能無人集群不是無人系統(tǒng)間的簡單組合，而是通過必要的系統(tǒng)集成使之產(chǎn)生集群協(xié)同效應(yīng)，從而具備執(zhí)行復(fù)雜多變、危險任務(wù)的能力。因此，智能無人集群既能最大限度地發(fā)揮無人系統(tǒng)的優(yōu)勢，提高整體的載荷能力和信息感知處理能力，又能避免單無人系統(tǒng)執(zhí)行任務(wù)時被能力所限或任務(wù)效率不高的問題。無入系統(tǒng)目前按照搭載平臺分為 無人機、無人車、無人船／艇、人潛航器等。智能無人集群系統(tǒng)可以是同構(gòu)類型的智能無人集群系統(tǒng)，如智能無人機集群系統(tǒng)，也可以是異構(gòu)智能無人集群系統(tǒng)，如由空域、地域和水域無人系統(tǒng)組成的智能無人集群系統(tǒng)。-2＿，知，r曷暑詔碼 即翱．.、發(fā)展需求、趨勢和未來愿（一）發(fā)展需近年來，隨著復(fù)雜環(huán)境感知技術(shù)、精準推理決策技術(shù)、多機協(xié)同技術(shù)等智能化技術(shù)取得的進展，智能無人集群系統(tǒng)發(fā)展迅速，并在諸多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。隨著應(yīng)用場景范圍的不斷擴展，智能無人集群將面臨更多的技術(shù)發(fā)展需求和標準制定需求?！矫妫悄軣o人集群系統(tǒng)的任務(wù)復(fù)雜度普遍提升，對于集群系統(tǒng)的智能化、魯棒性提出了更高的功能與性能要求，另—方面，產(chǎn)品質(zhì)量、市場成本競爭加劇，對智能無人集群系統(tǒng)提出了更精細的研制要求和標準化需求?；谏鲜龇治?，其發(fā)展需求可概括為以下幾個方面，其中標準化研究將在本白皮書第六、七章進行專題闡述群體智能廣泛存在千生物群體活動和人類社會活動中，其基本原理是通過個體間的競爭與合作，聚合簡單個體行為形成群體合力，完成單純依靠數(shù)量叁加無法勝任的復(fù)雜任務(wù)。智能無人集群系統(tǒng)具有較強的運動能力和—定的感知決策能力，可以無中心自組織協(xié)同完成復(fù)雜任務(wù)。因此，一方面智能無人集群系統(tǒng)是群體智能技術(shù)驗證和應(yīng)用的理想載體之—,另—方面，群體智能將賦能無入集群系統(tǒng)，將使其在更多復(fù)雜任務(wù)中通過自主學(xué)習(xí)、相互協(xié)作，高效地的達成任務(wù)目標。由于現(xiàn)階段智能無人集群的感知系統(tǒng)、運算處理系統(tǒng)、決策系統(tǒng)智能裝備與有人裝備組成共融智能無人集群的方式完成任務(wù)。人機共融集群既-3能發(fā)揮人的決策處理突發(fā)事件能力與有人裝備的運算能力，又能充分發(fā)揮無人裝備機動性強、隱身性好的優(yōu)勢。2016年，美國空軍發(fā)布《小型無人機系統(tǒng)飛行規(guī)劃2016-2036》，強調(diào)了有人機與無人機的集群共融作戰(zhàn)，并針對“忠誠僚機”集群作戰(zhàn)進行了說明，就是發(fā)展有人機與智能無人集群編隊作戰(zhàn)。《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃〉也多次提到“人機協(xié)同”，并把人機共融協(xié)同作為發(fā)展新一代人工智能關(guān)鍵共性技術(shù)體系的重點任務(wù)之—。中國工程院院士王天然提出“下一代機器人將實現(xiàn)人機共融＂。由此可見，未來智能無人集群的發(fā)展方向之—將是有人裝備與無人裝備的共融集群。提升智能無人集群系統(tǒng)的互操作智能無人集群系統(tǒng)的本質(zhì)為數(shù)量眾多的獨立同構(gòu)／異構(gòu)實體通過通信構(gòu)成交聯(lián)的復(fù)雜巨系統(tǒng)。隨著規(guī)模增加，集群系統(tǒng)的復(fù)雜度無論在理論研究還是系統(tǒng)實現(xiàn)上面均呈指數(shù)上升。故而，集群系統(tǒng)的設(shè)計—方面要解決該復(fù)雜系統(tǒng)的信息流／控制流的交互組織問題，另—方面也需要盡量在軟件／硬件上降低系統(tǒng)的耦合度和復(fù)雜性。通過規(guī)范化／標準化的軟件模塊、硬件組件和個體間交互協(xié)議的設(shè)計，將不同數(shù)量，甚至不同類型的智能無是集群系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。提升智能無人集群的成本優(yōu)集群系統(tǒng)以規(guī)模優(yōu)勢取代質(zhì)量優(yōu)勢，因此集群系統(tǒng)往往會限制單機系統(tǒng)的成本，包括平臺、機載控制、感知載荷、執(zhí)行載荷和通信端機等同時，無入裝備平臺掛載重量有限，對上述載荷的重量也有嚴格要求?，F(xiàn)有的無入裝備載荷往往追求大而全、性能較高、質(zhì)量較重、價格較離，并不適合在智能無人集群平臺上直接使用。因此，研發(fā)滿足集群協(xié)同需求的低成本、小型化平臺和載荷，對集群任務(wù)能力的形成至關(guān)重要。- 攫叨嶺懲要即翱引入5G當(dāng)前智能無人集群在通信鏈路安全與遠程控制管理方面存在痛點。傳統(tǒng)的通信解決方案面臨著電波通信頻段管制嚴格，無線局域網(wǎng)通信受地理環(huán)境影響大等問題。5G網(wǎng)絡(luò)具有高帶寬＼大連接、高可靠低時延通信，并可通過邊緣計算、網(wǎng)絡(luò)切片等技術(shù)靈活調(diào)整網(wǎng)絡(luò)性能的特點，能夠滿足智能無人集群在不同應(yīng)用領(lǐng)域的通信需求。通過將智能無人集群接入運營商部署的5G網(wǎng)絡(luò)，并在運營商核心網(wǎng)側(cè)搭載云端管理平臺的方式，實現(xiàn)對集群進行身份認證、飛行控制、后臺介入、內(nèi)容審核等方面的管理。（二）發(fā)展趨智能無人集群技術(shù)推動產(chǎn)業(yè)新變軍事領(lǐng)域，集群系統(tǒng)具有分解重大任務(wù)方面”化整為零＂的特點和相互協(xié)作最終達到的倍增效益，將徹底改變軍事作戰(zhàn)方式。民用領(lǐng)域，在農(nóng)林植保方面，從單純的無人機農(nóng)藥噴灑逐漸擴展到利用智能無人集群系統(tǒng)進行農(nóng)業(yè)信息采集、農(nóng)業(yè)光譜數(shù)據(jù)分析等應(yīng)用。智能無人集群技術(shù)正在改變更多傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的運行模式。-5 創(chuàng)新驅(qū)動、制造強國、網(wǎng)絡(luò)強國、“人工智能”等—系列國家重大戰(zhàn)略規(guī)劃的實施，對推進智能無入集群產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到了關(guān)鍵作用。2020年7月23日，習(xí)近平到空軍航空大學(xué)視察，特別強調(diào)“現(xiàn)在各類無人機系加強無人機專業(yè)建設(shè)。＂綜上，智能無人集群技術(shù)具有惡劣環(huán)境適應(yīng)性強、協(xié)同作戰(zhàn)／作業(yè)能力強、智能程度高等優(yōu)勢，在杭擊自然災(zāi)害和復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境，均有不可或缺的作用。智能無人集群技術(shù)正以顛覆性技術(shù)的姿態(tài)引起世界各國的高度重視，目前正處于飛速發(fā)展階段。（三）未來愿智能無人集群系統(tǒng)中大規(guī)模、低成本、可相互協(xié)調(diào)合作的小型無人強對抗等復(fù)雜環(huán)境下的任務(wù)需求。通過智能無人集群內(nèi)機器間的相互通信、行動協(xié)調(diào)與能力互補，可建立有效的協(xié)同策略，提高資源利用效率，實現(xiàn)智能無入集群系統(tǒng)的整體任務(wù)效能提升。-6 攫叨嶺懲要即翱布化實現(xiàn)系統(tǒng)生存率和效率。未來，具有“能力倍增、功能分布、對等網(wǎng)絡(luò)、魯棒自愈、成本優(yōu)勢、群智涌現(xiàn)“特點的智能無人集群系統(tǒng)，將會逐步跨越“人（主）－機（車肖）、機（主）－機（輔）、機（主）－人（輔）”的交互控制形式，最終實現(xiàn)全自主智能無人群集系統(tǒng)廣泛的應(yīng)用。在民用領(lǐng)域，智能無人集群系統(tǒng)必將全面應(yīng)用千快遞物流、道路建設(shè)、海洋調(diào)測等多個人類社會生活中。在快遞物流方面，智能無人集群系統(tǒng)可通過相互協(xié)調(diào)用于調(diào)配大量的并發(fā)訂單，例如Amazon的Kiva倉儲運用捆運機器人和快遞無人機實現(xiàn)智能物流管理，在道路建設(shè)方面，智能無入車集群系統(tǒng)可通過相互協(xié)作解決道路建設(shè)中在效率、成本、質(zhì)量、安全等方面的難點，例如京雄離速公路施工過程中，由3輛攤鋪機、6輛無人駕駛壓路機組成的智能無人車集群系統(tǒng)志效運行，創(chuàng)新性地解決了規(guī)模大、工期緊、標準離的施工難題，在海洋調(diào)測方面，智能無人艇集群系統(tǒng)可在海難、海上環(huán)境事故的搜救、偵察取證以及污染物處置等發(fā)揮巨大的作用，例如在馬航M370殘骸的搜索過程中，OceanIninite公司使用多個C-Worker8組成的智能無人艇集群系統(tǒng)，實現(xiàn)了對水面通信節(jié)點和水下導(dǎo)航定位的協(xié)同支持。在軍用領(lǐng)域，無人機、車、艇、潛航器等智能無入集群系統(tǒng)勢必會帶來作戰(zhàn)模式的顛覆性變革。打擊、摧毀等任務(wù)，回傳偵察結(jié)果，并為各種地面、空中、水域打擊火力提供詳細的戰(zhàn)術(shù)／戰(zhàn)略偵察信息，還可搭載不同載荷，根據(jù)現(xiàn)場態(tài)勢直接對目標進行摧毀，智能無入集群還能提供反偵探能力，提高全域作戰(zhàn)效能。智能無入集群系統(tǒng)極大程度地助力現(xiàn)代戰(zhàn)爭形態(tài)在機欖化、信息化的基礎(chǔ)上向智能化演進，對千拓展作戰(zhàn)體系的能力邊界，引領(lǐng)武器裝備的跨越式發(fā)展，突破信息化戰(zhàn)爭高成本的瓶頸具有重要意義。-7．．、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)（一）國外發(fā)展現(xiàn)美國對無人系統(tǒng)發(fā)展非常重視，從2000年開始，美國國防部每隔兩年左右發(fā)布一版無入系統(tǒng)路線圖，規(guī)劃未來25年左右的無入系統(tǒng)發(fā)展目標和技術(shù)路線。在其最早發(fā)布的無人系統(tǒng)路線圖《無入機系統(tǒng)路線圖2000~2025〉中，將無人系統(tǒng)自主能力分為了10個等級，如0所示。其將無人系統(tǒng)高等級自主能力定義為多平臺協(xié)同任務(wù)、戰(zhàn)場認知任務(wù)和集群戰(zhàn)場認知任務(wù)等領(lǐng)域的突破，根據(jù)其規(guī)劃，到2025年以后，無入系統(tǒng)將具有集群戰(zhàn)場認知能力，實現(xiàn)完全自組織作戰(zhàn)。任務(wù)完全自主＿10集群戰(zhàn)場認知任務(wù)＿戰(zhàn)場認知任務(wù)＿戰(zhàn)場知識工程多平臺協(xié)同任務(wù)多平臺協(xié)調(diào)任務(wù)機載重規(guī)劃任務(wù)實時故降／事件魯棒響應(yīng)離線重規(guī)劃任務(wù)預(yù)先規(guī)劃任務(wù)

。o聯(lián)合無人空戰(zhàn)系全球鷹，影子，增程／多用途火力偵察。。捕食。先遠程遙

圖3-1自主控制等級{10級-82015年6月，美國空軍發(fā)布《自主地平線〉將無人系統(tǒng)自主等級分為6級，隨研制時間的推進，系統(tǒng)的自主性能力不斷提升，自主性等級包如圖3-2功任務(wù)分其完全人工輔助執(zhí)行態(tài)勢認知支持決策支持監(jiān)測控制

自主性等圖3-2自主性等級(6級2016年5月，美國空軍正式提出《2016-2036年小型無人機系統(tǒng)飛行規(guī)劃〉，希望構(gòu)建橫跨航空、太空、信息空間三大作戰(zhàn)疆域的小型無人機系統(tǒng)，并在2036年實現(xiàn)無入機系統(tǒng)集群作戰(zhàn)。美國國防部2018年8月發(fā)布的《2017-2042財年無人系統(tǒng)綜合路線圖〉是美國自2001年以來發(fā)布的第8版無人機／無人系統(tǒng)綜合路線圖，旨在指導(dǎo)軍用無人機、無人潛航器、無人水面艇、無人地面車輛等無人系統(tǒng)的全面發(fā)展，進—步提升美國軍隊使用無人系統(tǒng)的軍事能力。該路線圖將開放式體系架構(gòu)、集群能力、-9 俄羅斯從2010年開始步入地面無人系統(tǒng)機器人發(fā)展的快車道，成立了國防部機器人技術(shù)科研試驗中心。2014年10月，俄羅斯國防部批準了《2025年前先進軍用機器人技術(shù)裝備研制綜合目標規(guī)劃〉，以協(xié)調(diào)無人系統(tǒng)領(lǐng)域的研究。2015年12月16日，俄羅斯總統(tǒng)普京簽薯了”成立國家機器人技術(shù)發(fā)展中心”的總統(tǒng)令，從法令中可見，機器人系統(tǒng)是俄羅斯科學(xué)技術(shù)發(fā)展的優(yōu)先方向。在強化組織規(guī)劃和健全軍事科研指揮體系的基礎(chǔ)上，俄羅斯又出臺了《未來俄軍用機器人應(yīng)用構(gòu)想〉等發(fā)展規(guī)劃。規(guī)劃了俄羅斯聯(lián)邦國內(nèi)科技和研發(fā)工作的主要任務(wù)，闡明了俄羅斯聯(lián)邦和學(xué)術(shù)機構(gòu)的人工智能未來發(fā)展，明確了軍用機器人的研發(fā)重點。隨著一系列政策的密集出臺，俄羅斯無入系統(tǒng)發(fā)展框架巳經(jīng)構(gòu)建，發(fā)展路線圖也已基本明確。同構(gòu)智能無人集群項美國麻省理工學(xué)院How教授領(lǐng)導(dǎo)的小組自2006年起開展“智能無人例如確定平臺失效對任務(wù)的影響、使用真實硬件設(shè)備來驗證維護調(diào)度系統(tǒng)的最優(yōu)策略等。美國賓夕法尼亞大學(xué)GRASP實驗室圍繞集群協(xié)同感知－判斷－決策行動(OODA)回路展開研究，包括體系架構(gòu)、分布感知、協(xié)同定位建圖、編隊飛行等，并于2015年第—次實現(xiàn)了10架以上的旋翼智能無人集群飛行。集群協(xié)同算法的開發(fā)和驗證在機器人集群系統(tǒng)上開展的更為深入。瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院開發(fā)了e-puck機器人，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了20個e-puck機器人的聚集、覓食等協(xié)同行為。德國斯圖加特大學(xué)設(shè)計了asmine機器人，-10＿臣陣韶郟軌咐灌并實現(xiàn)了105個機器人的聚集行為。美國哈佛大學(xué)Radhikaagpal教授團隊設(shè)計的Kilobot機器人，設(shè)計并完成了覓食、編隊等協(xié)同行為，并進行了上千規(guī)模的集群演示。哈佛大學(xué)的Wefel等受白蟻啟發(fā)，設(shè)計了3究人員使用e-puck構(gòu)建的20個機器人集群經(jīng)過群體演化后，能夠自行學(xué)會并掌握先前設(shè)計者并未對其指明的動作序列。低成本智能無人集群技術(shù)(LCU)項目由美國海軍研究辦公通過自適應(yīng)組網(wǎng)及自主協(xié)同，以壓倒性數(shù)量優(yōu)勢嬴得戰(zhàn)爭，見圖3-3。2016年4月，美海軍實現(xiàn)了30架郊狼無入機快速發(fā)射和自主編隊飛行技術(shù)驗證。小型但殺傷力可擴展的無人機隨時待電 武器艙螺旋槳和機翼展從發(fā)射器發(fā)的無人折疊機翼，高大的“推＇＇螺旋 速度：70mph圖3-3LOCUST-11 沖向作圖3-4Perdix項近戰(zhàn)隱蔽自主—次性無入機（CICADA)項目由美國海沖向作圖3-4Perdix項近戰(zhàn)隱蔽自主—次性無入機（CICADA)項目由美國海軍研究實驗測矩陣”。2017年4月，美軍從P-3偵察機上—次性釋放32架CICADA-12 除美國外，世界各國也積極開展各類集群試驗。歐盟在外來空戰(zhàn)系擊的核心手段。印度也千2019年發(fā)布了首個無人集群概念項目ALFA-S,計劃通過戰(zhàn)斗機發(fā)射大量察打—體無人機，執(zhí)行對地防空打擊任務(wù)。土耳其SM集團展示了20架7k的四旋翼無人集群，進行作戰(zhàn)反恐演示。分布式體系作戰(zhàn)概念已成為指導(dǎo)未來裝備發(fā)展的重要思想。作為典型的分布式作戰(zhàn)力量，為更好地發(fā)揮智能化、無人化、網(wǎng)絡(luò)化智能無人集群系統(tǒng)的優(yōu)勢，在DARPA等科研機構(gòu)的牽引下，美軍開展了分布式作戰(zhàn)體系研究，力爭構(gòu)筑新的分布式指揮框架。2014年4月，DARPA公布拒止環(huán)境中協(xié)同行動(CODE)項目，該使單個操作人員即可進行智能無人集群系統(tǒng)控制，以提升在拒止或?qū)伎沼蛑蟹植际叫袆幽芰?。項目計劃分?個階段執(zhí)行。2018年1月項目演示了裝備CODE軟件的無入機系統(tǒng)在“反介入?yún)^(qū)域拒止“環(huán)境下適應(yīng)和響應(yīng)意外威脅的能力。在真實／虛構(gòu)／構(gòu)造環(huán)境下，6架真實無人機和24架虛擬無人機在接收指揮官的任務(wù)目標后，自主協(xié)同導(dǎo)航、搜索、定位，并在通信和GPS拒止環(huán)境中，與綜合防空系統(tǒng)保護下的計劃和突發(fā)目標作戰(zhàn)。見圖3-7。-14圖3-7CODE項同年，DARPA啟動了系統(tǒng)的系統(tǒng)集成技術(shù)和試驗旨在開展分布式航并驗證體系在戰(zhàn)場中的有效性和魯棒性。項目分為2個階段進行，2018年7月，洛克希德馬丁公司臭勛工廠開展了SoSITE）方法和手段在對抗環(huán)境中對空、天、地、海、網(wǎng)絡(luò)空間的各個作戰(zhàn)域進行快速無縫集成。-15SoSITE項目明確提出了發(fā)展分布式空戰(zhàn)的概念、架構(gòu)及技術(shù)集成工具，該項目借助開發(fā)和驗證分布式?jīng)Q策輔助軟件，提供分布式的規(guī)劃、控制以及態(tài)勢理解等解決方案，以指導(dǎo)空戰(zhàn)管理和空對地攻擊等任務(wù)。在完成第3月BAE公司嬴得了最終階段合同，見3月BAE公司嬴得了最終階段合同，見圖3-8中心平臺分布式平臺圖3-8SoSITE項隨著地面、水面無人系統(tǒng)的發(fā)展和多域作戰(zhàn)、全域作戰(zhàn)等概念的提出·美國DARPA戰(zhàn)術(shù)技術(shù)辦公室于2017年2月發(fā)布OFFSET項目跨部門公告，為城市作戰(zhàn)的步兵種開發(fā)至少100種集群戰(zhàn)術(shù)，并采用由上百個無人機、無人地面車輛構(gòu)成的集群驗證新戰(zhàn)術(shù)，重點促進集群自主、人-16＿臣陣韶郟軌咐灌機編隊兩大領(lǐng)域的技術(shù)成熟。2020年，DARPA公布了OFFSET項目的最新進展，在第三次現(xiàn)場試驗中，研究人員將集群戰(zhàn)術(shù)與人－集群編組技術(shù)進行了集成。在本次外場試驗中，部署無人機集群和地面無入車集群測試城市突襲作戰(zhàn)。OFFSET項目預(yù)期在典型的城市地形條件下（視線有限、空間狹窄、威脅不明、機動與通訊能力限制），實現(xiàn)最多250架規(guī)模的自主無入系統(tǒng)集群進行協(xié)同作戰(zhàn)。見圖3-9。研究方-17鍵技術(shù)進行了研究，并目在某些方面取得了領(lǐng)先。智能無人集群通通信網(wǎng)絡(luò)是智能無人集群各節(jié)點間協(xié)同的基礎(chǔ)。由于智能無人集群息傳遞的即時性和突發(fā)性，通信組網(wǎng)具有很大的挑戰(zhàn)性。集群組網(wǎng)通信不依賴千基礎(chǔ)設(shè)施，無需路由器和接入點，而是基千動態(tài)路由算法動態(tài)分配節(jié)點。智能無人集群協(xié)同控力的—種，是協(xié)同執(zhí)行任務(wù)的基礎(chǔ)，也是在復(fù)雜環(huán)境中遂行集群突防、分布式探測和分布式打擊等的基本任務(wù)。面對不同的任務(wù)部署、環(huán)境約束和任務(wù)變化，集群系統(tǒng)通常需要變換隊形以離效完成任務(wù)。因此，陣型保持和重構(gòu)效果決定了智能無人集群系統(tǒng)執(zhí)行能力的有效性。目前的虛擬結(jié)構(gòu)法、虛擬領(lǐng)航者法等。集群決策與規(guī)劃是指在線實時為集群內(nèi)的每個無人平臺生成從當(dāng)前／起始位置到目標位置的運動任務(wù)，要求集群任務(wù)總代價最低（較低），同時實現(xiàn)集群內(nèi)相互避撞以及避免與環(huán)境碰撞，是集群全系統(tǒng)能力的集中體現(xiàn)。規(guī)劃決策可采用集中式和分布式兩種方式解決。目前主要采用介千兩者之間的半分布式方式，它充分利用無人平臺的分布式計算能力，但仍然需要中心節(jié)點進行信息融合或全局約束條件的判斷。然而，集群通常由且無人平臺邊緣計算能力有限，如何實現(xiàn)兼顧優(yōu)化性和快速性的動態(tài)決-18＿臣陣韶郟軌咐灌策和任務(wù)／航跡重規(guī)劃，仍然是挑戰(zhàn)性問題判定系統(tǒng)功能性能。當(dāng)前，智能無人集群系統(tǒng)測試手段可分為虛擬測試、虛實結(jié)合測試、實際飛行測試三類。虛擬測試可通過設(shè)計數(shù)據(jù)構(gòu)建虛擬空間下無入機平臺模型、載荷模型、環(huán)境模型等虛擬場景要素，采用超實時仿真等手段，推演出智能無人集群在不同應(yīng)用場景下的能力，并以此給出系統(tǒng)功能性能指標。虛實結(jié)合測試是在虛擬測試的基礎(chǔ)上引入真實的平臺、載荷模塊，通過與仿真系統(tǒng)聯(lián)通，實現(xiàn)更為精準的測試評估。實際飛行測試則是在真實環(huán)境中的科目測試，其往往在前兩個測試得到充分驗證的情況下進行。多家科研機構(gòu)在民用、軍用智能無入集群上積極投入研發(fā)，進步迅速。我國某研究院的“五站四機”協(xié)同飛行試驗，采用大型察打—體無人機”彩虹”4(見圖3-0),不僅多機間可以相互感知、相互協(xié)作，而且通過機載衛(wèi)星通信系統(tǒng)，地面控制站可實現(xiàn)超視距測控?！拔逭舅臋C”任務(wù)飛行完成了超視距飛行、衛(wèi)通視距接力、多路衛(wèi)通同傳、多機態(tài)勢監(jiān)視及協(xié)同飛行等多個科目。實現(xiàn)多區(qū)域偵察／監(jiān)視／打擊及控制的作戰(zhàn)演練，開啟了高密度、大規(guī)模集群作戰(zhàn)的新途徑，為“有入－無人聯(lián)合”任務(wù)奠定了基礎(chǔ)。-192017年10月，我國某集團完成119架固定翼智能無人機集群飛行試驗，119架小型固定翼無人機成功演示了密集彈射起飛、空中集結(jié)、多目標分組、編隊合圍、集群行動等動作。見圖3-11。圖3-11119架智能無人機集群演-20＿臣陣韶郟 2018年5月，該集團又—次成功完成了200架固定翼無人機集群飛行，同時還成功實現(xiàn)了國內(nèi)首次小型折疊翼無人機雙低空投放和模態(tài)轉(zhuǎn)換試驗。2017年5月，我國某大學(xué)組織進行了固定翼和多旋翼兩種無人機混合編隊飛行試驗，編隊由2架固定翼無人機和20架多旋翼無人機組成，在空中完成了多種隊形變換和科研任務(wù)。該試驗實現(xiàn)了兩種構(gòu)型的無人機混合編隊規(guī)劃與控制，初步實現(xiàn)“母機帶子機”。我國從2014年開始每兩年舉辦一屆“跨越險阻“無人系統(tǒng)挑戰(zhàn)賽，在“跨越險阻2018"挑戰(zhàn)賽中，首次設(shè)置了空地?zé)o人協(xié)同比賽，多架無人平臺組成小規(guī)模集群，執(zhí)行協(xié)同封控任務(wù)，無人機全區(qū)域搜索目標，引導(dǎo)地面無人平臺機動，地面無人車靠近目標并偵察，空地協(xié)同對敵目標實施打擊、告警等行動。-21通信通信組四、智能無人集群系統(tǒng)關(guān)鍵技（一）概系統(tǒng)架智能協(xié)智能無人集群系統(tǒng)技術(shù)體系包括系統(tǒng)架構(gòu)、無人平臺、通信系統(tǒng)架智能協(xié)無無人集群應(yīng)多多域協(xié)無人平圖4-1智能無人集群系統(tǒng)技無人平-22系統(tǒng)架構(gòu)指從集群系統(tǒng)中各子系統(tǒng)的組成、關(guān)聯(lián)性、交互模式等方面對系統(tǒng)的整體描述。可從信息交互、功能組件、系統(tǒng)部署、系統(tǒng)的關(guān)可分為集中式、分布式和混合式。無人平臺 指遙控操作或者自主運作的無人駕駛平臺。關(guān)鍵技術(shù)包括系統(tǒng)架構(gòu)、平臺本體、動力驅(qū)動、載荷接口、自主控制和自主學(xué)習(xí)等。通信組網(wǎng) 實現(xiàn)智能無入集群系統(tǒng)各節(jié)點間以及系統(tǒng)與外部控制臺效動態(tài)組網(wǎng)技術(shù)等。智能協(xié)同 指智能無入集群系統(tǒng)通過共享信息聯(lián)合完成任務(wù)的過程關(guān)鍵技術(shù)包括協(xié)同感知、導(dǎo)航定位、任務(wù)規(guī)劃、協(xié)同控制、跨域協(xié)同和人機共融。效能評估協(xié)同能力、系統(tǒng)魯棒性、任務(wù)效能等方面進行定性和蛋化評價。（二）系統(tǒng)架子系統(tǒng)的組成、關(guān)聯(lián)性、交互模式等，是對系統(tǒng)的整體描述。組成和架構(gòu)模式的不同，系統(tǒng)架構(gòu)存在不同的分類方法。構(gòu)和中心端架構(gòu)等。設(shè)備端架設(shè)備端架構(gòu)是智能無人集群系統(tǒng)任務(wù)執(zhí)行單元的功能組成結(jié)構(gòu)和軟-23 成和接口，共同組成了無人系統(tǒng)滿足執(zhí)行任務(wù)需求的全部設(shè)備，是每個無人系統(tǒng)節(jié)點正常工作和集群協(xié)同工作的必備條件。網(wǎng)絡(luò)架網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是智能無入集群系統(tǒng)信息傳輸通道的構(gòu)建模式，是集群系統(tǒng)穩(wěn)定可靠協(xié)同執(zhí)行任務(wù)的基本保障，最典型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)包括Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)和Mesh網(wǎng)絡(luò)。智能無人集群系統(tǒng)使用電臺數(shù)傳、無線網(wǎng)、藍牙、超寬帶傳輸?shù)燃夹g(shù)實現(xiàn)個體間信息交互，5G、量子通信、水下聲波通信等新技術(shù)也為構(gòu)建高可靠、高速、低時延、高帶寬的集群通信網(wǎng)絡(luò)奠定了基礎(chǔ)。中心端架構(gòu)是作為智能無人集群系統(tǒng)大腦的中心節(jié)點或地面站的組成結(jié)構(gòu)，是智能無人集群系統(tǒng)的核心，包括硬件架構(gòu)和軟件架構(gòu)。中心端對數(shù)據(jù)鏈和平臺狀態(tài)進行實時監(jiān)視、信息綜合、數(shù)據(jù)解析、效能評估等，是—個具有多信息、多功能、多專業(yè)的復(fù)雜系統(tǒng)。和混合式架構(gòu)等。集中式架集中式架構(gòu)是智能無人集群系統(tǒng)按照中心節(jié)點調(diào)度和分發(fā)指令、附屋節(jié)點執(zhí)行指令的模式協(xié)同執(zhí)行任務(wù)模式，最典型的集中式架構(gòu)包括—站多機，中心輻射式的架構(gòu)等。集中式智能無人集群系統(tǒng)部署簡單，易千管理，但存在不健壯、不靈活等缺陷。分布式架構(gòu)是智能無人集群系統(tǒng)無中心節(jié)點、各節(jié)點關(guān)系對等情況下協(xié)同執(zhí)行任務(wù)模式，最典型的分布式架構(gòu)示例是生物群集。分布式智能無人集群系統(tǒng)通過個體之間的集體共識來達成集體行為決策，具有分布性、-24混合式架構(gòu)是介于集中式和分布式之間的智能無人集群系統(tǒng)架構(gòu)，節(jié)點按照功能、類型、權(quán)限等進行分組和分工，高層級節(jié)點與低層級節(jié)穩(wěn)定性高和易于維護等特點，但架構(gòu)設(shè)計較復(fù)雜。（三）無人平平臺本借助動力裝置能夠攜帶任務(wù)載荷執(zhí)行—定飛行任務(wù)的航空器。旋翼平臺和其他翼形平臺。 固定翼無人機平臺的機體結(jié)構(gòu)通常由機翼、機身』尾翼和起落架組成。機翼是飛機產(chǎn)生升力的部件，機翼后緣有可操縱的活動面，靠外側(cè)的叫做副翼，用于控制飛機的滾轉(zhuǎn)運動，靠內(nèi)側(cè)的則是襟翼，用于增加起飛著陸階段的升力、著陸時阻力以及提供更大的上升、下降坡率，機翼下面可以用于掛載附加設(shè)備，起落架通常也安裝在機翼下面，機身是飛機其他結(jié)構(gòu)部件的安裝基礎(chǔ)，將尾翼、機翼及發(fā)動機等連接成一個整體，裝載設(shè)備部件和任務(wù)載荷尾翼是用來平衡、穩(wěn)定和操縱無人機飛行姿態(tài)的部件，通常包括垂直尾翼（垂尾）和水平尾翼（平尾）兩部分，垂直尾翼由固定-25 旋翼(Rotor)平臺 旋翼無人機平臺根據(jù)旋翼的數(shù)量又可分為單旋翼（直升機）和多旋翼（muliroor)。每個旋翼由其軸末端的電動機轉(zhuǎn)動，帶動旋翼從而產(chǎn)生上升動力。單旋翼平臺由旋翼提供升力，通常尾部具有克服反扭矩的小旋翼，通過控制旋翼的總距和周期變距來實現(xiàn)無入機的空間運動。多旋翼平臺同樣由旋翼提供升力，通過組合改變不同旋翼的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生不同的升力和扭矩，來完成對無入機的控制。旋翼無人機平臺結(jié)構(gòu)主要有機體和旋翼兩部分組成。機體部分用來裝載飛行控制設(shè)備，能源設(shè)備等外部設(shè)備，單旋翼通常留有尾部，用于安裝小旋翼或舵面，多旋翼機身則向四周延申機臂，用于安裝旋翼。多旋翼的旋翼對稱且均勻地安裝在機臂支架后端，旋翼高度—致，距離機體中心的半徑相等，結(jié)構(gòu)相同。其他翼型平臺 其他翼型平臺主要區(qū)別于上述兩種傳統(tǒng)翼型的無人機平臺，主要包括撲翼無人機、傘翼無人機、滾翼無人機和復(fù)合翼無人機等。其中復(fù)合翼無人機主要指固定翼和旋翼混合布局，以實現(xiàn)垂直起降兼高速巡航等功能。工作效率高等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活中的各個領(lǐng)域。輪式移動機器入按照車輪數(shù)目可分為單輪滾動機器人、雙輪移動機器入、四輪移動機器人、多輪（復(fù)六輪和八輪）移動機器入。獨輪車機器人是—個多變量、強耦合、非線性的復(fù)雜動力學(xué)系統(tǒng)，為穩(wěn)定運動需要解決相應(yīng)動態(tài)平衡-26－三豈嘿喟隴喝黑斛＇耘瓣＇錦謀鬻問題。雙輪自平衡機器人需要在沒有外力作用下能夠僅靠自身從倒地狀態(tài)恢復(fù)到豎直平衡狀態(tài)。多輪獨立驅(qū)動的輪式機器人每只車輪都是單獨的動力源并且相互獨立，對車輪的輸出轉(zhuǎn)矩直接控制，具有很強的受控性?，F(xiàn)有的產(chǎn)品級輪式機器人底盤—般自重約100kg8kmh,續(xù)航可達20k,垂直負載100k可用于巡檢、物流運輸、排爆協(xié)作等。履帶機器人由千具有至少一條的履帶作為移動媒介，因其與地面的接觸面積相比其他行走機構(gòu)要大的多，從而使單位面積上的接地壓力比較小，適合在各種類型的地面上移動，如黏土、泥地、沙地等，同時，每條履帶的外表面上均勻的分布著大量履齒（橡膠履帶可能為梯形結(jié)構(gòu)），因此履帶機器人的地面附著性能良好，并在與地面的相互剪切作用下，能夠產(chǎn)生較大的剪應(yīng)力，牽引力較大，另外因為履帶機器人的重心較低，且在履帶板的大面積支撐下，其行駛穩(wěn)定性較好，其次，由于履帶式行走機器人采用的是差速轉(zhuǎn)向，因此其轉(zhuǎn)向半徑較小，轉(zhuǎn)向靈活度較好，具有優(yōu)越的機動性能。然而，履帶式機器人在行駛時不可避免會產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)與滑移現(xiàn)象，嚴重時還可能會發(fā)生側(cè)翻事故，并且其行駛速度相比其他輪式機構(gòu)來說更慢。以現(xiàn)有的產(chǎn)品級機器人一般底盤自重約120kg,垂直負載80kg,運行速度可達5k/h,能夠原地轉(zhuǎn)向，爬坡角度可達200。其他類型地面平臺，如輪／履混合式機器入，具有輪式和履帶式機腿”式機器人，其設(shè)計源千仿生學(xué)，可以適應(yīng)各種復(fù)雜地形，能球形張拉整體機器入是通過剛性桿和彈性索互相聯(lián)結(jié)，在張力和拉力作用下，構(gòu)建球形結(jié)構(gòu)并保持穩(wěn)定形態(tài)的機器入。該結(jié)構(gòu)具有輕質(zhì)量，高強度，結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點。其局限性在于對地面的粘附力不強，滾動方式較難預(yù)測，限制了其在坡度復(fù)雜的地形中的運動能力。其運動機理為通過-27 桿／索長度變化導(dǎo)致整體重心位置變化，從而實現(xiàn)翻滾，具體實現(xiàn)方式通常為電機驅(qū)動的拉索結(jié)構(gòu)，通過控制繩長實現(xiàn)球形張拉整體滾動。其動力學(xué)研究方法主要包括歐拉－拉格朗日動力學(xué)，牛頓動力學(xué)，廣義坐標等，關(guān)于其運動控制的研究基本集中在數(shù)據(jù)驅(qū)動方法的領(lǐng)域?，F(xiàn)階段研究中，以六桿二十四索球形張拉整體最具代表性，以60CM桿長為例，該結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量為5KG,其中包括六根碳纖維桿、12個步進電機、彈簧、電氣設(shè)備等部分。運動速度可以達到3-5M/S,電機續(xù)航能力約為30分鐘，可攜帶等同自身質(zhì)量60％的負載，具備30°坡的爬行能力。離的任務(wù)。無人船舶集群平臺主體可劃分為無人水面船舶(usv)、半潛式無入艇（USSV)和無人水下航行器(UUV)無人水面船舶（USV) 無人水面船舶是一種無人操作的水面艦艇，是將傳統(tǒng)船舶建造技術(shù)與無人控制技術(shù)相結(jié)合的新產(chǎn)物。USV平臺主要包括傳統(tǒng)意義上的船體部分和上層建筑部分，其技術(shù)主要涉及船體、動力總布局、外觀造型等方面。主要用于執(zhí)行危險以及不適于有人船只執(zhí)行的任務(wù)。 -28巡航或岸基控制等多種工作方式。自主控制是指面對動態(tài)變化的外部環(huán)境，無人機、無人車、無入艇策和控制，以達到最終任務(wù)目標。自主控制技術(shù)解決的是在大時間尺度下的廣義控制問題。在無人干預(yù)或大延時無法人為干預(yù)的清況下，自主控制可以確保無人系統(tǒng)規(guī)避危險、完成既定任務(wù)。智能無人集群系統(tǒng)可能存在線性、非線性，強耦合的動力學(xué)特性，系統(tǒng)模型可能存在由參數(shù)變化、環(huán)境變化、噪聲擾動帶來的不確定性。智能無人集群系統(tǒng)可能存在由系統(tǒng)特性、任務(wù)要求、經(jīng)濟因素任務(wù)完成時間約束、能量消約束等。智能無人集群系統(tǒng)可能存在由于集群中某些節(jié)點的故障引起的連通性變化，給集群系統(tǒng)運行過程帶來風(fēng)險?？刂瓢l(fā)展了下列諸多關(guān)鍵技術(shù)針對系統(tǒng)模型、參數(shù)、狀態(tài)等方面的不確定性問題，發(fā)展出了模型辨識技術(shù)，發(fā)展了卡爾曼濾波(F)、擴展卡爾曼濾波(F)和無損卡爾曼濾波(F)等狀態(tài)估計技術(shù)，對于無法準確估計、時變、隨機等類型的不確定性因素，發(fā)展出了自適應(yīng)控制技術(shù)(AC)、隨機控制(SC)技術(shù)，還發(fā)展出了線性二次型調(diào)節(jié)器(LQR)、線性矩陣不等式(LMI)與H-29 等魯棒控制技術(shù)，對于系統(tǒng)自身傳感器故障及控制效應(yīng)器故障等，發(fā)展出了在線故障檢測和隔離（FI)與自適應(yīng)可重構(gòu)控制(RC)等技術(shù)，針對系統(tǒng)約束、優(yōu)化目標，發(fā)展出了最優(yōu)控制、模型預(yù)測控制(MPC)等技術(shù)。動力驅(qū)無人平臺動力驅(qū)動是整個無人系統(tǒng)的核心部分，被譽為無人系統(tǒng)的心臟，目前無入平臺主要依靠電能、燃沽、太陽能、燃料電池和混合能源這五種動力來完成任務(wù)。在設(shè)計環(huán)節(jié)，工作人員需要考慮到無人平臺的運行需求、工作環(huán)境、自身重量，細化其性能參數(shù)，還需要嚴格控制動力裝置設(shè)備質(zhì)量，保證其具有較強的防腐蝕、防滲透性能，以此維護動力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。用電能來維持動力，電動系統(tǒng)主要包含電機、電調(diào)以及電池等。它具有能源清潔、電機結(jié)構(gòu)簡單、造價低、可靠性高等特點，但它的續(xù)航時間比較短。燃根據(jù)燃料的不同，燃油動力又可分為甲醇、汽泊、重油動力三種類型。它具有能量密度高、續(xù)航能力強、效率高等特點。但其存在震動和噪音，工作環(huán)境惡劣，造成環(huán)境污染的缺點。太陽使用太陽能做動力的無入平臺都會在機身安裝太陽能電池。在陽光充足的情況下，太陽能電池會自動吸收能量，并儲存在電池內(nèi)部作為備用。對于燃料電池而言，只要含有氫原子的物質(zhì)就可以作為燃料，利用燃料電池產(chǎn)生的電能來驅(qū)動電機運行，這就大大增加了＂燃料”的來源范圍-30－三豈嘿喟隴喝黑斛＇耘瓣＇錦謀鬻燃料電池在使用時能量轉(zhuǎn)換效率高、系統(tǒng)反應(yīng)快、運行可靠性強、維護方便。與其他電池相比，燃料電池的發(fā)電效率可以達到85%-90%。由千燃料電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對簡單，工作時噪聲很低，散熱量和紅外輻射較少，相對于電池的優(yōu)勢在于續(xù)航時間長、低溫環(huán)境下更穩(wěn)定。但其無儲能能力、動態(tài)響應(yīng)性能差、輸出特性疲軟。也更長。智能無人集群系統(tǒng)的增量學(xué)習(xí)技術(shù)主要用于解決三個問題據(jù)樣本增加而造成的訓(xùn)練復(fù)雜度。從增量學(xué)習(xí)的角度可以將數(shù)據(jù)類型劃分為兩種，即源數(shù)據(jù)和目標數(shù)據(jù)。源數(shù)據(jù)指的是已有的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，目標數(shù)據(jù)指的是需要擴展的應(yīng)用場景、檢測到的異常樣本而增加的數(shù)據(jù)。增量學(xué)習(xí)的系統(tǒng)需滿足三方面要求-31 別新樣本的增多而增加。增量模型的訓(xùn)練方法種類繁多，在深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域中有層級樹狀剪枝策略、部分參數(shù)凍結(jié)訓(xùn)練策略以及基千知識蒸熘的增量學(xué)習(xí)策略等。層級樹狀剪枝策略將新增任務(wù)看作新的子樹，新的任務(wù)和數(shù)據(jù)會更新子樹的參數(shù)，通過參數(shù)共享和剪枝操作減少參數(shù)量并維持模型對原特征的判別能力。凍結(jié)部分參數(shù)目的是減慢網(wǎng)絡(luò)更新過程從而保留某些部分對舊任務(wù)的判別能力?；еR蒸熘的增量學(xué)習(xí)旨在通過教師模型引導(dǎo)學(xué)生模型的訓(xùn)練過程，使得學(xué)生模型具備教師模型的能力，其中教師模型是在源數(shù)據(jù)上得到的模型，學(xué)生模型是在目標數(shù)據(jù)上的模型。評判標準既可以通過人為設(shè)定也可以在線動態(tài)調(diào)節(jié)，從而判斷智能無人集群系統(tǒng)是否在新環(huán)境中具備完成任務(wù)的能力。操作系隨著無人系統(tǒng)領(lǐng)域的快速發(fā)展，無人系統(tǒng)集群日益復(fù)雜化，其平臺裝置日漸異構(gòu)、多源、智能化，對平臺資源的管理形成極大的挑戰(zhàn)，迫分布式部署及高效易用的無人系統(tǒng)軟件應(yīng)用。智能無人集群操作系統(tǒng)是應(yīng)運而生的關(guān)鍵技術(shù)之—，其—方面管理與控制異構(gòu)無人平臺的各類硬件資源，實現(xiàn)實時的多任務(wù)調(diào)度與分布式通信，支持高效、便捷的人－機、機－機分布式協(xié)同，另—方面管理與控制智能無人系統(tǒng)的高級認知，并將其轉(zhuǎn)化為作用于物理世界的自主、智能、協(xié)同行動。與傳統(tǒng)計算機操作系統(tǒng)不同，智能無人集群操作系統(tǒng)不但要管理處理器、智能加速器和數(shù)據(jù)存儲等計算資源，還需要對接無人平臺的執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動裝置、控制系統(tǒng)和感知系統(tǒng)等物理信息設(shè)備，并對分-32－三豈嘿喟隴喝黑斛＇耘瓣＇錦謀鬻智能無人集群操作系統(tǒng)應(yīng)基千“三互“機理（1)互操 以無 端側(cè)智能無人集群操作系統(tǒng)，以及云－端協(xié)同智能無人集群操作系統(tǒng)。數(shù)據(jù)有限的情況下，人－機、機－機協(xié)同觀察環(huán)境和自身狀態(tài)，融合多模信息，執(zhí)行判斷、作出決策和行動控制。性和適應(yīng)性。典型的智能無入集群操作系統(tǒng)斯坦福大學(xué)與谷歌2007年合作研發(fā)、2013年起由開源機器人基金會(OSF)管理的機器人操作系統(tǒng)(ROS)。ROS采用—種基于套接字網(wǎng)絡(luò)連接的松耦合分布式架構(gòu)，—切可執(zhí)行的傳感器數(shù)據(jù)采集程序、控制程序、規(guī)劃算法程序等程序都被抽象為節(jié)點，節(jié)點間通過OS提供的消息傳遞機制通信，從而有效屏蔽了異構(gòu)無人平臺的硬件差異，并提高了代碼的可重用性。曠視科技2019年推出的河圖操作系統(tǒng)，支持多種異構(gòu)機器人集群的規(guī)劃、仿真、實施、運行能力。-33 OS",＂持續(xù)閉環(huán)學(xué)習(xí)和智能進化”匹個部分組成。經(jīng)過5G網(wǎng)絡(luò)控制機器人完成各種任務(wù)。（四）通信組通信組網(wǎng)是實現(xiàn)智能無入集群系統(tǒng)內(nèi)部節(jié)點間以及系統(tǒng)與外部控制臺間進行信息交互、操作控制、執(zhí)行任務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)。根據(jù)不同任務(wù)或應(yīng)用場景，智能無人集群系統(tǒng)對通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性、可靠性、安全性等性能提出了不同層級的要求，以保證各無人平臺能夠在復(fù)雜環(huán)境和高動態(tài)條件低時延、高可靠、全域覆蓋、動態(tài)自適應(yīng)等能力，其關(guān)鍵技術(shù)可從大容量高可靠傳輸技術(shù)、高效動態(tài)組網(wǎng)技術(shù)等兩個方面描述。大容量高可靠傳輸技介類型，主要分為有線通信與無線通信兩大類。導(dǎo)型傳輸媒介包括同軸電纜、雙絞線、光纖等。同軸電纜是一種電線及信號傳輸線，由匹層物料構(gòu)成，最內(nèi)里是導(dǎo)或合金），然后最外層的絕緣物料作為外皮。電纜安裝在各無人平臺間，實現(xiàn)智能無人集群的通信。同軸電纜支持高帶寬通信，但體積大，且不能承受彎曲，容易損壞。-34－三豈嘿喟隴喝黑斛＇耘瓣＇錦謀鬻雙絞雙絞線是由兩根具有絕緣保護層的銅導(dǎo)線互相纏繞組成的電纜線。它可以抵御部分來自外界的電磁波干擾，也可以降低多對絞線間的相互干擾，實現(xiàn)了智能無人集群系統(tǒng)的可靠通信。信道寬度和數(shù)據(jù)傳輸速度等方面受到限制?，F(xiàn)信息傳輸。由于光纖的傳輸損耗低，帶寬高，且造價便宜，促使光纖被用作長距離的傳輸媒介，實現(xiàn)無人平臺間的遠距離通信。無線通信通過非引導(dǎo)型傳輸媒介進行智能無人集群的通信與組網(wǎng)，根據(jù)傳輸距離的不同，可分為遠距離無線傳輸技術(shù)和近距離無線傳輸技術(shù)。遠距離傳輸技術(shù)包括電臺組網(wǎng)、衛(wèi)星通信等。近距離無線傳輸技術(shù)包括無線局域網(wǎng)、5G等。現(xiàn)智能無人集群間的可靠通信。電臺安裝簡單方便，頻點費用便宜，通信距離較遠，能傳至幾十公里之外，可用于軍警、植保、航測等各類工業(yè)級智能無人集群系統(tǒng)。衛(wèi)星通無入平臺間的通信。衛(wèi)星通信系統(tǒng)由衛(wèi)星端、地面端兩部分組成。衛(wèi)星端在空中將地面站發(fā)送的信號放大再轉(zhuǎn)發(fā)給其它地面站。地面站對衛(wèi)星進行控制、跟蹤以及實現(xiàn)地面通信系統(tǒng)接入衛(wèi)星通信系統(tǒng)。該通信系統(tǒng)與通信距離無關(guān)等優(yōu)點。-35 SG組網(wǎng)中智能無人集群節(jié)點以搭載標準化通信模組的方式接入運營商的SG網(wǎng)絡(luò)，由運營商網(wǎng)絡(luò)向集群系統(tǒng)提供任務(wù)控制所需的控制鏈路與通信數(shù)據(jù)鏈路通道。隨著SG網(wǎng)絡(luò)不斷的延伸覆蓋，智能無人集群可以在大部分場景接入SG網(wǎng)絡(luò)進行通信與組網(wǎng)。SG網(wǎng)絡(luò)具備高帶寬、大連接、高可靠、低時延通信等性能特點，并可以通過邊緣計算、網(wǎng)絡(luò)切片等技術(shù)滿足智能無人集群不同應(yīng)用場景的性能需求。無線局域作業(yè)區(qū)內(nèi)的無線接入點進行交互。無線局域網(wǎng)組網(wǎng)主要采用24G與5.8G兩個頻段，有效傳輸距離在1km以內(nèi)。由于受寬帶的限制，通常圖像質(zhì)量與時延表現(xiàn)均不理想。該技術(shù)應(yīng)用成熟、操作方便，但由于通信距離的限制通常應(yīng)用于短距離的通信組網(wǎng)。高動態(tài)自組網(wǎng)技術(shù)是由無人平臺擔(dān)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點組成的、由明確目標效信息交互、任務(wù)協(xié)同的基礎(chǔ)。不同平臺間根據(jù)任務(wù)需要相互傳遞的數(shù)據(jù)宏觀上可分為任務(wù)數(shù)據(jù)與鏈路。數(shù)據(jù)鏈路實現(xiàn)跨域智能無人集群系統(tǒng)平臺間感知、協(xié)同等數(shù)據(jù)的傳輸和分發(fā)，控制／非有效載荷通信鏈路實現(xiàn)跨域智能無人集群系統(tǒng)平臺間控制、指令等數(shù)據(jù)的傳輸和分發(fā)。智能無人集群網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)可分為中心式、分布式兩大類，其中-36布式網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)可進—步分為對等AdHoc網(wǎng)絡(luò)、分簇AdHoc網(wǎng)絡(luò)中心式網(wǎng)絡(luò)將跨域智能無人集群系統(tǒng)平臺與中控節(jié)點直接互聯(lián)，各無人平臺間不存在直接互聯(lián)，對等AdHoc網(wǎng)絡(luò)智能無人集群平臺間地位平等、相互間可直分簇AdHoc網(wǎng)絡(luò)將智能無人集群平臺按需分簇，簇內(nèi)節(jié)點可智能無入集群系統(tǒng)通信與組網(wǎng)協(xié)議主要包括基于拓撲結(jié)構(gòu)的路由協(xié)議、基千地理定位信息的路由協(xié)議、隨機路由協(xié)議、智能仿生路由協(xié)議等基于拓撲結(jié)構(gòu)的路由協(xié)議以網(wǎng)絡(luò)拓撲信息為基礎(chǔ)選取最佳路由，包括主動型、按需路由型和混合型等。基千地理位置信息的跨域智能無人集群系統(tǒng)路由協(xié)議以節(jié)點地合高動態(tài)網(wǎng)絡(luò)，隨機路由協(xié)議允許每個節(jié)點隨機地與其他節(jié)點通信，以隨機擴散方式實現(xiàn)跨域智能無人集群系統(tǒng)高動態(tài)網(wǎng)絡(luò)彈性組網(wǎng)，智能仿生無人集群系統(tǒng)路由協(xié)議利用人工智能算法或仿生學(xué)原蛛算法、細胞分裂算法等。節(jié)點智能行動三方面的智能化能力，實現(xiàn)任務(wù)過程中通信網(wǎng)絡(luò)持續(xù)可用-37 導(dǎo)作用。（五）智能協(xié)智能無人集群系統(tǒng)協(xié)同感知是通過感知匯聚和協(xié)同分析處理不同感知單元的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對智能無人集群系統(tǒng)所處環(huán)境的精準和系統(tǒng)認識。研通過智能無人集群系統(tǒng)內(nèi)個體自身、個體間與外界環(huán)境信息的注意、探測、認知等作用，借助集群通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)不同無人個體或異構(gòu)無人個體之間的同域或跨域感知信息匯聚融合，進而自發(fā)地形成在時間、空間和功能上的有序結(jié)構(gòu)，以提升智能無人集群系統(tǒng)的整體感知性能。根據(jù)協(xié)同感知的智能無人裝備之間的屬性特點，可以分為同構(gòu)智能無人集群協(xié)同感知和異構(gòu)智能無人集群協(xié)同感知。同構(gòu)智能無人集群協(xié)同感知是同型無人平臺通過搭載相同的傳感器感知周圍的環(huán)境信息，并通過信息鏈路實現(xiàn)無人平臺之間的信息交互與融合。異構(gòu)智能無人集群協(xié)同感對環(huán)境信息展開分布式多手段感知，并通過天地—體化網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)跨域異構(gòu)智能無人集群之間的協(xié)同感知。激光等。視覺協(xié)同感知通過攝像頭采集到圖像，并通過圖像分割，目標信息提取和環(huán)境理解等技術(shù)實現(xiàn)對環(huán)境的感知。激光雷達通過發(fā)射接收激光束完成對環(huán)境的掃描并生成3D點云，并通過坐標轉(zhuǎn)換、去噪聲、聚類等操作實現(xiàn)對障礙物的檢測與分割。超聲波雷達通過發(fā)射接收到超聲波的時間差計算出測量距離，從而實現(xiàn)對環(huán)境中物體的方向與距離的定-38－三豈嘿喟隴喝黑斛＇耘瓣＇錦謀鬻位。毫米波雷達通過天線向外發(fā)射毫米波，接收目標反射信號，經(jīng)過后處理快速準確地獲取周圍的物理環(huán)境信息。單—感知手段通常具有局限性，智能無人集群通常采用多源感知手段，融合多種感知信息，實現(xiàn)對環(huán)境的精準協(xié)同感知。智能無人集群協(xié)同感知可以分為感知數(shù)據(jù)采集、感知數(shù)據(jù)融合與感知數(shù)據(jù)分析。感知數(shù)據(jù)采集通過多種感知傳感器分布式采集環(huán)境中的海量數(shù)據(jù)，感知數(shù)據(jù)具有多源異構(gòu)性與實時性。智能無人集群感知數(shù)據(jù)融合對海量數(shù)據(jù)進行分布式安全存儲，刪除冗余信息，實現(xiàn)異構(gòu)多源數(shù)據(jù)的增強互補。智能無人集群感知數(shù)據(jù)分析通過實時智能化技術(shù)分析處理，并通過聚合的交互式挖掘分析，進行深入、實時、動態(tài)的剖析，實現(xiàn)智能無人集群從“感”到“知”的過程。根據(jù)智能無人裝備之間任務(wù)的不同，智能無人集群協(xié)同感知包括協(xié)同目標搜索、協(xié)同目標識別、協(xié)同目標定位等。協(xié)同目標搜索使用動態(tài)任務(wù)分配、協(xié)同多源感知、實時動態(tài)協(xié)同等技術(shù)實現(xiàn)對搜索區(qū)域的全域?qū)崟r搜索。協(xié)同目標識別使用深度學(xué)習(xí)技術(shù)實現(xiàn)對目標的特征進行學(xué)習(xí)，并將識別結(jié)果在集群內(nèi)協(xié)同共識，精準識別出目標。智能無人集群協(xié)同目標定位通過搭載的多涌傳感器進行多角度、多方位協(xié)同目標定位，克服單—裝備單—傳感器定位的局限性，提高定位的精度與魯棒性。導(dǎo)航定導(dǎo)航定位是指智能無人集群系統(tǒng)通過無線電信號收發(fā)器、慣性測量單元、光學(xué)傳感器等，獲取外部環(huán)境和智能無人集群系統(tǒng)之間的相對信息、目標點和智能無人集群系統(tǒng)之間的相對信息，實時解算出自身的狀態(tài)信息和自標點的狀態(tài)信息，引導(dǎo)自身到達預(yù)定目的地。導(dǎo)航定位是智能無人集群系統(tǒng)的核心技術(shù)之—，也是智能無人集群系統(tǒng)實現(xiàn)規(guī)劃決策的關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)。-39 兩類。主從節(jié)點，其他攜帶低成本低精度導(dǎo)航傳感器的平臺作為從節(jié)點。在協(xié)同定位過程中，主節(jié)點為智能無人集群系統(tǒng)提供高精度的導(dǎo)航參考信息，從節(jié)點在自身定位基礎(chǔ)上，通過接收主節(jié)點的導(dǎo)航數(shù)據(jù)，或?qū)χ鞴?jié)點進行觀測獲得相對位姿數(shù)據(jù)，對自身定位結(jié)果進行校正。主從式結(jié)構(gòu)簡單，通信拓撲明確，系統(tǒng)成本低，但是對千主節(jié)點的定位精度依賴較高，要求主節(jié)點具備較好的穩(wěn)定性和魯棒性。當(dāng)主節(jié)點發(fā)生故障時，容易導(dǎo)致智能無人集群系統(tǒng)的定位精度下降，甚至定位失敗。并行在并行式協(xié)作導(dǎo)航定位系統(tǒng)中，各個平臺搭載同構(gòu)或異構(gòu)導(dǎo)航定位傳感部件（系統(tǒng)），各傳感部件（系統(tǒng)）并行工作。在導(dǎo)航定位過程中，通過融合各平臺的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)互相校正。并行式結(jié)構(gòu)沒有主從之分，不依賴于某—個平臺的定位精度，在平臺節(jié)點發(fā)生故障或者通信失敗時，仍可保證其余個體的準確定位，具備更好的魯棒性。傳統(tǒng)的多節(jié)點并行導(dǎo)航定位網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各導(dǎo)航定位傳感部件（系統(tǒng)）之間互相校正機制容易引發(fā)狀態(tài)強耦合現(xiàn)象，導(dǎo)致大規(guī)模智能無人集群系統(tǒng)的導(dǎo)航定位數(shù)據(jù)融合算法更為復(fù)雜。因此，新—代智能型并行式協(xié)作導(dǎo)航定位技術(shù)可通過互校正和容錯機制，有效實現(xiàn)大規(guī)模異構(gòu)智能無人集群系統(tǒng)的同域或跨域精準導(dǎo)航定位。根據(jù)導(dǎo)航定位技術(shù)，可分為衛(wèi)星、慣性、無線電、匹配＼等導(dǎo)航定位技術(shù)。衛(wèi)星導(dǎo)航主要包括全球定位系統(tǒng)(GPS)和北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。-40－三豈嘿喟隴喝黑斛＇耘瓣＇錦謀鬻導(dǎo)航的基本原理是利用由0和1二進制碼元組成的偽隨機碼編寫導(dǎo)航電文，由定位衛(wèi)星將導(dǎo)航電文發(fā)射給安裝在智能無人集群系統(tǒng)上的衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收器。衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)具有精確的定位能力，應(yīng)用范圍大，具有較強的實時性。慣性導(dǎo)航是將慣性傳感器安裝在機體上測量得到加速度、航向等導(dǎo)航參數(shù)，經(jīng)算法運算得出機體姿態(tài)、速度和位置的一種導(dǎo)航技術(shù)。慣性導(dǎo)航技術(shù)具有自主導(dǎo)航、抗干擾能力強、隱蔽性好、數(shù)據(jù)更新率高等特點。無線電定位技術(shù)主要包括無線局域網(wǎng)、Zigbee、藍牙beacon、WB、基站定位等技術(shù)，核心算法主要是基于距離測量的AOA、RSSI、TOA或TDOA等定位算法。無線局域網(wǎng)、藍牙beacon、Zigbee等技術(shù)的杭干擾能力弱，UWB技術(shù)定位精度離，但搭建需要較志的硬件花費和部著成本，基站定位技術(shù)具有能耗低、抗干擾能力強等優(yōu)點，但精度主要依賴于基站的分布范圍。隨著5G技術(shù)的建設(shè)發(fā)展，無線電定位技術(shù)的測蛋精度得以進一步提高。其原理是利用傳感器數(shù)據(jù)與已知數(shù)據(jù)模型進行配準。核心算法主要有視覺特征點提取與配準、天空偏振光感知與模型設(shè)計、激光點云特征提取與配準等技術(shù)。視覺匹配技術(shù)成本低，精度高，但存在易受天氣影響，算法復(fù)雜度高等缺點。偏振光定位杭干擾能力強，但精度較低。高精度地圖匹配精度高，杭干擾能力強，但器件成本高，部署難度大。組合導(dǎo)航是多種導(dǎo)航技術(shù)的融合。通常采用的組合導(dǎo)航有衛(wèi)星導(dǎo)航與慣性導(dǎo)航的組合，衛(wèi)星導(dǎo)航與無線電導(dǎo)航的組合，多種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)之間的組合，衛(wèi)星導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航與地理信息系統(tǒng)的組合等。組合導(dǎo)航使不同導(dǎo)航系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行融合，達到優(yōu)勢互補，導(dǎo)航定位精度高，但當(dāng)進行深組合時，如果不能及時正確判斷并隔離掉出現(xiàn)故障的系統(tǒng)，會-41 影響到其他系統(tǒng)的導(dǎo)航性能任務(wù)規(guī)智能無人集群系統(tǒng)的任務(wù)規(guī)劃，是指在智能無人集群執(zhí)行任務(wù)過程中，由規(guī)劃單元根據(jù)任務(wù)目標、所處任務(wù)環(huán)境、集群資源與狀態(tài)等約束條件，為智能無人集群規(guī)劃出在—定意義下最優(yōu)的多任務(wù)執(zhí)行策略、運動路徑等的過程。智能無人集群任務(wù)規(guī)劃問題是—個極其復(fù)雜的決策與優(yōu)化問題，它受到應(yīng)用環(huán)境、設(shè)備性能、任務(wù)要求等多方面約束的影咱，面臨著信息不完全與不確定性、計算復(fù)雜性、時間緊迫性等多方面的嚴峻挑戰(zhàn)。群執(zhí)行任務(wù)的時序關(guān)系，共同奠定了智能無人集群執(zhí)行任務(wù)的能力基礎(chǔ)。射關(guān)系，是多約束條件下的離散空間組合優(yōu)化問題。根據(jù)智能無人集群的控制架構(gòu)，可以將任務(wù)分配分為集中式、分布式和混合式任務(wù)分配。信獲取當(dāng)前任務(wù)和環(huán)境狀態(tài)，然后進行全局任務(wù)分配。務(wù)分配方案。過分組中各中心節(jié)點的共融交互和自主決策，實現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下大規(guī)模智能無人集群系統(tǒng)實時、魯棒、動態(tài)的有效任務(wù)分配。法。最優(yōu)化數(shù)學(xué)規(guī)劃方法主要包括窮舉法、整數(shù)規(guī)劃法、約束規(guī)劃法和圖論法等。—般而言，最優(yōu)化算法具有描述簡潔、直接等特點，可以靈活調(diào)-42－三豈嘿喟隴喝黑斛＇耘瓣＇錦謀鬻整約束條件來求解實際問題，具有理論最優(yōu)解，但對模型的精準性依賴較強，規(guī)模不宜過大。啟發(fā)式智能優(yōu)化方法的基本思想是在算法時間和求解結(jié)果之間進行調(diào)節(jié)，在能夠接受的時間內(nèi)求得全局最優(yōu)解，主要包括進化算法、聚類算法和群體智能優(yōu)化算法，具有魯棒性強、自適應(yīng)性和自學(xué)習(xí)能力強、算法規(guī)則簡單等優(yōu)點，但是存在計算速度和精度的矛盾制約。分布式任務(wù)分配的典型方法主要包括多智能體決策理論、分布式馬爾可夫、分布式約束、類市場機制（合同／競拍）等。路徑規(guī)儲能情況等因素，為每個無人系統(tǒng)執(zhí)行所分配的任務(wù)建立可執(zhí)行的軌跡安排。智能無人集群系統(tǒng)路徑規(guī)劃的過程涉及眾多因素，問題非常復(fù)雜，要考慮到特定的目標或者具體任務(wù)。從本質(zhì)上來講，智能無人集群系統(tǒng)協(xié)同路徑規(guī)劃是典型的多目標優(yōu)化問題，在滿足單系統(tǒng)軌跡可適用性要求的同時也要滿足整個智能無人集群系統(tǒng)軌跡的協(xié)同性要求。目前智能無人基于啟發(fā)信息的人工智能優(yōu)化算法和基于生物種群進化的群智能算法。載荷接稱之為無人平臺的任務(wù)載荷。無人平臺任務(wù)載荷可用于偵查、監(jiān)控、巡視、架線、投放物品、大氣監(jiān)測、采樣、通信、實驗、中繼等。-43 制模塊的接口，當(dāng)前存在以下問接口通用性差，無人平臺只能接入同—種載荷，或者是同—種通信方式的載荷，即其接口類型是相對固定的。因此無入平臺所搭載的載荷大多是單載荷，且部分多載荷無人平臺的各載荷之間也都是相對獨立的，一旦更換載荷設(shè)備，控制模塊也要隨之更換，因此難以完成多功能、高精度的復(fù)雜任務(wù)。控制模塊設(shè)計復(fù)雜，無人平臺與多載荷連接的方式一般為在無人平臺上增加接口數(shù)量，但各接口的配置已相對固定。此連接方式增加了無人平臺控制模塊設(shè)計的復(fù)雜性，使無人平臺的相關(guān)處理器忙千處理各種信號。(C)經(jīng)濟性差，隨著載荷功能需求增加，所需的接口數(shù)量增加，導(dǎo)致無人平臺控制模塊和載荷設(shè)備的開發(fā)設(shè)計及裝配復(fù)雜，接口共享率降低，整體經(jīng)濟性差，在實際的應(yīng)用和推廣中受到阻礙。發(fā)一套面向無人系統(tǒng)載荷的高密度、大容量通用接口勢在必行。利用信息交互與共享，通過設(shè)計合適的局部控制策略使智能無人集群以合理的方式協(xié)同行動，共同完成特定任務(wù)。智能無人集群系統(tǒng)協(xié)同控制是—類重要的群體智能，可使集群在宏觀層面上涌現(xiàn)出個體單獨存在時不具備的行為特征。根據(jù)控制方式和控制架構(gòu)的不同，協(xié)同控制存在不同的分類方法。和編隊控制等。-44—致性控制是—組個體通過信息交互和局部控制規(guī)則，使得所有個體的狀態(tài)隨時間趨于—致?；趫D論的—致性算法是目前最為廣泛采用的控制策略，該算法將個體抽象為圖的節(jié)點，個體之間的通信用邊表示，理論較為成熟。蜂擁控蜂擁控制是大量個體在無集中式控制和全局模型的情況下，通過局部感知作用和相應(yīng)的反應(yīng)行為聚集在一起，使整體呈現(xiàn)出一致行為。蜂擁控制主要模擬自然界蟻群、魚群、蜂群和鳥群等群集行為和自組織現(xiàn)象，設(shè)計集群系統(tǒng)環(huán)境自適應(yīng)的控制策略。蜂擁控制主要參照分離（避免碰撞）、對齊（速度匹配）和聚集（位置集中）三原則建立分布式控制算法，要求集群個體之間進行局部協(xié)作，整體上在某些方面達成—致，以求最終完成任務(wù)。會合控于—個期望的區(qū)域內(nèi)，并使所有個體速度逐漸趨于零，最終靜止于某—位置。會合問題本質(zhì)上是一致性問題的—個特例，可以簡單理解為終態(tài)為靜止的—致性，故常采用一致性控制方法進行設(shè)計。集群編集群編隊是指—組個體通過保持—定的隊形來實現(xiàn)整體任務(wù)，包括隊形生成、保持和重構(gòu)。它要求集群整體在向特定目標或方向運動的過程中，相互之間保持預(yù)定的幾何形態(tài)（隊形），同時又要適應(yīng)環(huán)境約束（如避開障礙物）。根據(jù)無人集群編隊信息獲取途徑的不同，集群編隊控制可分為基于坐標、基于位移和基于距離三種類型，根據(jù)控制方法的不同，集群編隊控制可分為領(lǐng)航－跟隨法、虛擬結(jié)構(gòu)法、行為控制法、人工勢場-45法及—致性法等集中式集群控制中存在中央控制單元，無人系統(tǒng)的感知、狀態(tài)等信息向上匯集到中央控制單元，中央控制單元依據(jù)全局化信息進行統(tǒng)一的行為規(guī)劃。集中式集群控制的優(yōu)點在于協(xié)同控制依據(jù)的信息完整且行為完全可預(yù)測與可控制。其缺點也較為明顯，即對通信和中央控制單元的依賴性強，節(jié)點數(shù)量增加會造成整體協(xié)調(diào)性能下降，同時節(jié)點對于環(huán)境變化的反應(yīng)速度較慢。分布式集群控控制單元，節(jié)點通過局部信息交互進行行為控制。其優(yōu)點在千降低了系統(tǒng)對于某單個節(jié)點存續(xù)的依賴，充分利用各節(jié)點的計算能力，且對通信的依賴性較弱，而對于環(huán)境的反應(yīng)速度較快。但分布式集群控制也存在完整信息難以獲得、個體行為難以預(yù)測、信息不一致等缺陷。系統(tǒng)中央控制單元可能存在多個，系統(tǒng)節(jié)點并不將所有信息反饋給中央控制節(jié)點，而是反饋重要的或者中央控制單元訂制的有限信息。中央控制單元更多的作用是監(jiān)督與協(xié)調(diào)，而非全局式控制，是集中式集群控制架構(gòu)與分布式集群控制架構(gòu)的—種平衡，巨的在千較為全面協(xié)調(diào)整體系統(tǒng)的同時，降低通信、計算等負擔(dān)。因此，混合式集群控制綜合了集中式架構(gòu)與分布式架構(gòu)各自的特點，并在此基礎(chǔ)上形成一定的功能互補。-46跨域協(xié)相互配合、效能互補，從而形成整體優(yōu)勢，獲取任務(wù)所需的空間行動自由。異構(gòu)無人系統(tǒng)的個體類型多，可以形成更強的多維空間信息感知能力，能夠面向任務(wù)自適應(yīng)組網(wǎng)、集群化作業(yè)，實現(xiàn)協(xié)同任務(wù)快速可靠響應(yīng)，實現(xiàn)整體效能的增值。作為跨域異構(gòu)無人系統(tǒng)協(xié)同的共性問題，協(xié)同控制架構(gòu)設(shè)計需綜合考慮現(xiàn)有的集中式控制架構(gòu)、分布式控制架構(gòu)、有限集中式控制架構(gòu)等典型架構(gòu)。對于跨域協(xié)同過程中，不同種類的智能體之間的控制方案，應(yīng)依據(jù)實際的無人機、無人車及環(huán)境情況選擇。綜合考慮計算效率與負載均衡、整體性能優(yōu)化、魯棒性強等特性的跨域異構(gòu)無人系統(tǒng)協(xié)同控制架構(gòu)。環(huán)境態(tài)勢感攜帶攝像頭的無入機在執(zhí)行監(jiān)視任務(wù)時，其視野和分辨率容易受到飛行高度或建筑物遮擋影響，導(dǎo)致無法精確感知環(huán)境，因此可引入無人車對地面物體執(zhí)行精確觀察拍攝任務(wù)，利用信息融合技術(shù)，對多涌信息進行時空配準和關(guān)聯(lián)性分析處理，達到獲取精準位置、狀態(tài)等識別信息。充分利用協(xié)作感知優(yōu)勢，提升環(huán)境感知能力和任務(wù)執(zhí)行效率?？缬驘o人系統(tǒng)任務(wù)分通信干擾等因素都會對跨域異構(gòu)無人系統(tǒng)性能和效能造成影響，需要精確的高層次任務(wù)劃分和健壯的協(xié)調(diào)機制來迅速對異構(gòu)跨域無人系統(tǒng)分配任務(wù)。可采用分層任務(wù)表示法對子任務(wù)和整體任務(wù)進行關(guān)聯(lián)，并在廣義-47 局部全局規(guī)劃的啟發(fā)下采用有效的調(diào)度和協(xié)調(diào)機制。如何在限制條件下快速得出最優(yōu)的任務(wù)分配方案，如何根據(jù)不確定性推理、智能學(xué)習(xí)等手戰(zhàn)性的科學(xué)問題?？缬驘o人系統(tǒng)協(xié)作定執(zhí)行任務(wù)需要對跨域無人系統(tǒng)進行精確定位，應(yīng)快速建立地圖，以實現(xiàn)對無入系統(tǒng)導(dǎo)航的指導(dǎo)?？缬驘o人系統(tǒng)應(yīng)在任務(wù)前和過程中對自身位置進行感知，通過信息交互獲取其它個體方位、速度等信息。為實現(xiàn)無人然后，將簡化的方位信息傳輸?shù)狡渌鼰o人系統(tǒng)進行協(xié)作，可以有效克服不同域之間的信息差異，實現(xiàn)有效的跨域無人系統(tǒng)協(xié)作定位。人機共人機共融是指利用人類智能的符號化、學(xué)習(xí)、預(yù)見、自我調(diào)節(jié)以及邏輯推理能力與機器智能的精準、力量、重復(fù)能力、環(huán)境耐受力的差異性通過不同粒度智能的深度交融、共同演進，實現(xiàn)人類和無人系統(tǒng)機器智能的共酰共生，完成復(fù)雜的環(huán)境感知、計算和決策等任務(wù)。是讓無人群智機器逐漸具備類似入類感知能力、學(xué)習(xí)能力、適應(yīng)能力以及決策能力等，形成機器與人優(yōu)勢互補。因此，共融技術(shù)主要包括機理機制、交互方式和共融計算體系等三大方面。建模方法-48－三豈嘿喟隴喝黑斛＇耘瓣＇錦謀鬻統(tǒng)人機融合的建模體系場景感知與意圖推理人與人的理解通常建立在共同認知的基礎(chǔ)上的，對于智能無人集群系統(tǒng)，要能解析人的意圖需要構(gòu)建與情境相關(guān)的知識圖譜?！矫嬖O(shè)備不僅可以通過感知信息對知識進行更新，還能采取主動虛擬現(xiàn)實等方法和技術(shù)，采集人體運動數(shù)據(jù)，并進行信息提取，通過模式識別與機器學(xué)習(xí)算法，獲取人的意圖，再把意圖變成指令控制無入系統(tǒng)的運動。群體智能融合通過利用群體行為特征、結(jié)構(gòu)特征及交互特征等特征和行為層面與機器智能進行融合，實現(xiàn)智能增強。機器智能體現(xiàn)在推理、分析和歸納。針對復(fù)雜任務(wù)，巧妙利用人類智能的識別、推理能力以及機器智能的精準、耐受、重復(fù)能力等。多通道的人機交互技術(shù)觸覺來識別、分析和理解入的指令、意圖和情緒。理解人的意圖能為智能無人集群正在做什么和將要做什么有更高效的規(guī)劃能力。 人類將通過自然的行為方式與計算機進行交互，例如手勢、語音和觸摸等人機協(xié)同精準感知。其內(nèi)涵是匯集來自不同設(shè)備、不同數(shù)據(jù)源以-49 不同感知實體的信息，并通過處理這些多元的數(shù)據(jù)信息來更加全面地感知物理世界，為人類提供精準和智能的服務(wù)。人機協(xié)同感知將入類作為感知節(jié)點，通過融合入類的智能，來提升傳統(tǒng)基于機器設(shè)備的感知能力，實現(xiàn)人機的優(yōu)勢互補，從而提高感知的效能。另—方面，指基于傳統(tǒng)接觸式感知技術(shù)與新興的非接觸式感知技術(shù)對人的行為及周圍環(huán)境的高精度感知。機器精準感知人和環(huán)境是人機共融的基礎(chǔ)，利用先進感知技術(shù)讓機器了解周圍的物理環(huán)境和環(huán)境中的人，為后續(xù)離級智能提供具有語義的數(shù)據(jù)輸入。入機融合計算。人機融合計算是指人與機器通過思式或隱式的融合范式，達到入機智能的協(xié)作與增強。匣式人機融合計算中，人按照任務(wù)要求有意識地參與，將識別、聯(lián)想、推理能力融入計算任務(wù)中。隱式人機融合計算僅靠行為習(xí)慣無意識參與，將人群無意識表現(xiàn)出的行為規(guī)律作為智能用于求解問題。人機融合計算的挑戰(zhàn)在于如何對計算任務(wù)進行分割，然后給人和機器分配各自擅長的子任務(wù)，并確定執(zhí)行子任務(wù)的順序（串行或并行），以及如何對計算結(jié)果進行融合。特別是機器人柔順控制方面，為了確保人機交互過程中設(shè)備的柔性，保護設(shè)備自身和周圃的人與物體，必須采用力與位置的協(xié)同控制，變剛度、邊阻杭是智能無人集群運動的基本要求。共融的拓撲結(jié)構(gòu)為了推進智能體在各層級上的融合實現(xiàn)機制方面拓撲演化機制，形成“全息感知－行為反饋”等智能融合的智能融合閉環(huán)人機智能演進。-50－三豈嘿喟隴喝黑斛＇耘瓣＇錦謀鬻促進人的智能和機器智能的共同進步。從機器的角度，以人的知識作為輸入指導(dǎo)機器，使得其自身的智能通過不斷迭代，變得更加智能和高效。機器自身亦可以利用機器之間的相互協(xié)作，借助機器提供的反饋，通過博弈的方式，強化機器的智能，從而實現(xiàn)機器智能的自我演進。反過來從人的角度，隨著機器智能的提升，人也可以通過機器的反饋而受到啟發(fā)，從而豐富自身的經(jīng)驗和知識，提高認知能力。人機智能演進需要研究如何實現(xiàn)人類智能與機器智能的共同學(xué)習(xí)，以及如何實現(xiàn)具備入機相互協(xié)作與促進特征的人機智能共同演進方法。（六）效能評智能無人集群效能評估是對在復(fù)雜環(huán)境條件下無人集群通過智能協(xié)同在規(guī)定時間內(nèi)有效完成相應(yīng)任務(wù)的綜合評價。智能無人集群效能評估的目的是在智能無入集群系統(tǒng)試驗和應(yīng)用框架下，依據(jù)集群應(yīng)用場景的具體需求，建立具有廣泛適應(yīng)性和較高置信度的智能無人集群效能評估模型，在復(fù)雜任務(wù)環(huán)境下為智能無人集群自主協(xié)同評估制定科學(xué)、規(guī)范、有效的評估規(guī)則和評估方法，從而對智能無人集群系統(tǒng)自主協(xié)同能力、系統(tǒng)魯棒性、執(zhí)行任務(wù)效能等進行定性和定量綜合評價。的評估指標實施方案，并確定指標權(quán)重，選擇合適的評估方法，完成最終的定性和定量效能評價。根據(jù)驅(qū)動機理，智能無人集群系統(tǒng)的效能評估方法可以分為4l)數(shù)學(xué)模型驅(qū)動方-51 經(jīng)驗驅(qū)動方法主要基于人的知識和經(jīng)驗進行評估，該方法的核心是人的主觀經(jīng)驗，數(shù)學(xué)模型驅(qū)動方法是基千數(shù)學(xué)模型的效能評估方法，主要工作機理是通過數(shù)學(xué)方法給出效能指標在給定條件下的函數(shù)解析式，并進行評估，仿真模擬驅(qū)動方法是根據(jù)仿真評估作戰(zhàn)效能的一種方法，目前各國相繼采用基千多智能體建模仿真方法開發(fā)了MANA、WISDOM、SEAS等系統(tǒng)進行體系效能仿真開發(fā)和評估，數(shù)據(jù)驅(qū)動方法利用在任務(wù)完成過程建立得到輸入和輸出之間的非線性關(guān)系，目前主要的方法包括支持向量機(SVM)、貝葉斯算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)等。對智能無人集群系統(tǒng)核心能力的評估分為3個方面1)交感網(wǎng)絡(luò)，2)智能算法，3)集群能力。交感網(wǎng)絡(luò)的評估內(nèi)容包括網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性／韌性評估、抗毀性評估與通信協(xié)議評估。針對智能無人集群在復(fù)雜多變環(huán)境中執(zhí)行各種復(fù)雜任務(wù)的特點，進行面向任務(wù)的智能無人集群網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性與韌性評估研究，能夠準確并快速地預(yù)測智能無人集群完成既定任務(wù)的能力，并分析集群自組網(wǎng)和重組策略，為支撐復(fù)雜多變環(huán)境中智能無人集群網(wǎng)絡(luò)拓撲控制、協(xié)議優(yōu)化和網(wǎng)絡(luò)管理具有重要意義。針對智能算法的評估是智能無人集群效能評估的重要內(nèi)容，傳統(tǒng)的算法評估主要從正確性、可讀性、健壯性、時間復(fù)雜度、空間復(fù)雜度、可靠性、可移植性以及可解釋性等八個指標進行衡量，其中時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度是評估算法效率的核心指標。智能無入集群的能力涌現(xiàn)是由不同無人平臺的功能耦合、不同構(gòu)型的結(jié)構(gòu)效應(yīng)以及不同態(tài)勢下的環(huán)境因素共同影響產(chǎn)生的。此外，智能無人集群能力的產(chǎn)生是基于特定的任務(wù)背景的，能力涌現(xiàn)的過程是一個高度動態(tài)的對抗過程。為了更方便地評估智能無入集群的任務(wù)完成效能，可以通過數(shù)字-52－三豈嘿喟隴喝黑斛＇耘瓣＇錦謀鬻生技術(shù)搭建仿真試驗平臺，完成對智能無人集群的群智效能評估。數(shù)字攣生—般由現(xiàn)實空間、虛擬空間、從現(xiàn)實空間到虛擬空間的數(shù)據(jù)流、從虛擬空間到現(xiàn)實空間的信息流組成。智能無人集群由—定數(shù)量的單—功運行歷史數(shù)據(jù)、日常運維數(shù)據(jù)、演練未來任務(wù)、鏡像實際作業(yè)過程，開發(fā)階段進行虛擬驗證等功能，進一步用來評估智能無人集群的智能化等級。-53五、智能無人集群系統(tǒng)應(yīng)用案（一）礦區(qū)智能無人集群應(yīng)礦區(qū)智能無人集群概輔助車輛智能系推土機／裝載機半自輔助車輛智能系推土機／裝載機半自主系無人駕駛系挖機1電鏟半自主系4G/5G/MeshN2X通 無人智能調(diào)度與監(jiān)管運輸智能化調(diào)度設(shè)備監(jiān)測安全管理有人車防碰撞預(yù)警數(shù)據(jù)分祈管 地圖編輯管 仿真平 應(yīng)急接管平,ii圖5-1礦區(qū)智能無人集群作業(yè)系ii-54．一二、、，｀Rr-`j一｝，影．斛＇耘賈，南串．訓(xùn)．一二、、，｀Rr-`j具有自主定位、感知和通信能力，同時要完成車輛的底層線控改裝，并調(diào)整底盤以完成控制后的正常運行。在真實場景下，通過車載設(shè)備接收控制指令，完成每—輛車的自主運行。礦區(qū)中設(shè)備之間的協(xié)同包括礦卡與挖機、礦卡與電鏟的協(xié)同、設(shè)備運行中的路徑規(guī)劃和動態(tài)聯(lián)動避障。如圖5-1所示，設(shè)備端根據(jù)設(shè)備不同分為四個子模塊分別是挖機（電鏟）半自主系統(tǒng)、無人駕駛礦卡系統(tǒng)、推土機（裝載機）半自主系統(tǒng)和輔助車輛智能系統(tǒng)。斤、廿口，網(wǎng)流GG5“111-斤、廿口，網(wǎng)流GG5“111-1裝載 礦區(qū)道 排土 卸載｀-55｀ 集群中每—輛車安裝智能車載設(shè)備，礦區(qū)道路兩側(cè)安裝攝像頭等感知設(shè)備和智能路側(cè)設(shè)備(RSU),通過車間通訊協(xié)議(LTE-V)完成車車、車路之間信息交互。整體礦區(qū)以4G或5G部署，以支持高清視頻監(jiān)控、5G遙控接管等功能。—些業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)可以通過核心網(wǎng)上傳到云端應(yīng)用服務(wù)，實現(xiàn)多礦區(qū)綜合管理。采用多接入邊緣計算平臺(MEC)以支持礦山本地業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理和本地應(yīng)用服務(wù)，例如視頻分析、集群高精度定位、V2X設(shè)備和連接管理、集群感知數(shù)據(jù)融合處理等?？刂浦行呐鋫涓哂嬎銌卧?，完成車輛感知數(shù)據(jù)的特征提取、路徑自主規(guī)劃、同時能夠全區(qū)域控制車輛等功能，該平臺可實現(xiàn)無人礦區(qū)集群運輸智能化調(diào)度、多車設(shè)備檢測安全管理、有人車防碰撞預(yù)警、數(shù)據(jù)分析管理和地圖編輯管理，同時控制中心還具有信息空間數(shù)據(jù)分析能力，即搭建信息空間下的仿真系統(tǒng)助力真實智能無人集群作業(yè)，應(yīng)急接管平臺是礦區(qū)保障安全的又一層保障，是現(xiàn)階段智能化知識型礦區(qū)的有效補充手段，通過有入監(jiān)管操控的手段提高礦區(qū)安全作業(yè)水平?！矫妫V區(qū)道路顛簸嚴重，車載傳感器設(shè)備抖動嚴重，另—方面，礦區(qū)工作溫度最低可至零下45攝氏度，風(fēng)沙較強，這些情況容易導(dǎo)致傳現(xiàn)實中會結(jié)合多傳感器融合方案解決感知和定位等任務(wù)，多端通信提供視距外環(huán)境數(shù)據(jù)提高安全系數(shù)。礦區(qū)智能無人集群大規(guī)模訓(xùn)練和復(fù)現(xiàn)難度較大，現(xiàn)實中計算中心通過三維仿真建模等技術(shù)搭建虛擬礦山平臺進行數(shù)據(jù)增強、訓(xùn)練測試和模擬規(guī)劃控制，為集群控制算法的設(shè)計提供更加豐富的數(shù)據(jù)和多樣化的場景，提高算法的魯棒性。-56一｝，影．斛＇耘賈，南串．訓(xùn)（二）隨著科技的發(fā)展，無人機搭載的傳感器及數(shù)據(jù)處理軟件日趨多樣化和智能化，無人機平臺作業(yè)在鐵路勘察設(shè)計、施工建設(shè)及運營維護等全生命周期基礎(chǔ)地理信息獲取中扮演著越來越重要的角色。鐵路工程項目呈傾斜實景模型、激光雷達還是巡檢視頻等數(shù)據(jù)的獲取都需要無人機執(zhí)行多架次、多航帶任務(wù)，大大限制了其作業(yè)效率。各架無人機分別回傳巡檢數(shù)據(jù)到控制中心，并且控制者可以實時發(fā)送指令給各個無人機以應(yīng)對突發(fā)情況，大幅降低了地形環(huán)境、自然環(huán)境等因素的影響，有效保證了鐵路工程沿線低空航攝工作的正常運行。么－－－－－－－－么么－－－－－－－－云么－－－－－－－－協(xié)同作協(xié)同作 協(xié)同作 協(xié)同作圖5-3智能無人集群示意-57完成，采用并行方式提高采集作業(yè)效率，如圖5-4所示。由原來的單機多次采集改為多機協(xié)同采集。如圖5-5所示＼圖5-4多航帶協(xié)同作 圖5-5多角度協(xié)同作鐵路建設(shè)途經(jīng)艱險山區(qū)地形和影像離精度數(shù)據(jù)獲取極為困難，其主要原因為山區(qū)復(fù)雜，無人機通訊鏈路無法到達實時保障。方式可探索解決，如以無人機間作為通訊中繼站進行信號互聯(lián)與回傳。圖5-6-58（三）構(gòu)建三維河道模行協(xié)同任務(wù)分配從而達到解決單一任務(wù)目標或多個任務(wù)目標。及其周圍地形地貌在內(nèi)的三維立體模型。具體成果圖示例5-圖5-7三維河道模型示意-59融合無人船搭載多波束采集河道水深數(shù)據(jù)，建立真實三維河道模型。如下四個方面的優(yōu)勢可視度高。三維立體的真實感地形圖能夠使用面狀的顏色或灰度深淺變化的方式來代替線的稀疏，這就保證了在空間上，三維立體的真實灰度的深淺、陰影面積的大小以及表面紋理的多少等與實際的地形圖也保持一致。使用方便。其具有可移動變化的功能，可以從不同的角度對其進行觀察研究，比如從上與從下、從左與從右進行觀測。存儲和查詢方便可實時生成-60六、國內(nèi)外標準化情組織制定了各自的技術(shù)標準。下面列出了與智能無人集群相關(guān)的主要標準化組織。(—)國際標準化組電氣和電子工程師協(xié)會IEEE標準協(xié)會(IEEE-SA)標準化范圍涵蓋信息技術(shù)、通信、電力和能源等多個領(lǐng)域。IEEE在1995年通過了標準IEEEStd1003《便攜式操作系統(tǒng)接口〉(PotableOperatingSystemInterace,縮寫為POSIX),該標準定義了操作系統(tǒng)為應(yīng)用程序提供的接口標準，是為在各種UNIX操作系統(tǒng)上運行的軟件而定義的—系列API標準的總稱，對應(yīng)國際標準名稱為ISO/IEC9945。POSIX主要分為四個部分基礎(chǔ)定義、系統(tǒng)接口、外北大西洋公約組織北大西洋公約組織(NAO),簡稱北約組織或北約，是北美與歐洲國家為實現(xiàn)防衛(wèi)協(xié)作而建立的—個國際軍事集團組