?12月8日上午，世界智能制造大會分論壇之“2017全球無人機峰會”在南京青年國際會議中心舉行。
在會上，南京航空航天大學(xué)無人機研究院副總工程師黃大慶深入探討了“蜂群”無人機的技術(shù)分解以及當(dāng)前國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。他把“蜂群”無人機技術(shù)簡化到四個方面，第一控制，第二規(guī)劃、第三感知、第四通訊。
南京航空航天大學(xué)無人機研究院副總工程師黃大慶/圖 來源宇辰網(wǎng)
以下是宇辰網(wǎng)整理的演講全文：
今天我講的內(nèi)容是現(xiàn)在比較時髦，無人機界每年都會推出各式各樣新技術(shù)，目前這兩年推出了一個新技術(shù)：“蜂群”無人機的協(xié)同飛行。
先介紹一下，我來自南京航空航天大學(xué)無人機研究院，我們無人機研究院是國內(nèi)最早研究無人機單位，我們當(dāng)年在核實驗取樣無人機，鉆到蘑菇云當(dāng)中把碎片取出來，就是用的我們的無人機，這是第一個。第二個我們有工信部重點實驗室，目前無人機在全國沒有國家實驗室，也沒有國家重點實驗室，我們這個實驗室是目前國家級的，國內(nèi)的最高等級的實驗室，很多無人機學(xué)術(shù)問題在里面討論，無人機檢測、技術(shù)上面的一些探討，都可以在這做。
今天講三個方面，國內(nèi)外研究情況、“蜂群”無人機技術(shù)怎么樣分解、我們當(dāng)前研究現(xiàn)狀。
首先是國外研究情況，僅以美國為例，為什么僅以美國為例，其他國家也沒有，美國五角大樓的戰(zhàn)略能力辦公室與行軍航空系統(tǒng)司令部共同發(fā)布了。2017年1月，用F18，就是大黃蜂撒了一批無人機，做了一個實驗;在去年10月份，在中國湖，這是美國一個湖，他們也做了“蜂群”的無人機實驗，要達到的目的就是，如果有人機帶無人機協(xié)同飛行(不帶大型無人機，而是帶小型無人機)，飛到當(dāng)?shù)厣峡蔗尫畔聛恚热缯f一千架，每個無人機尋自己目標攻擊、偵查、對抗，這是一種新戰(zhàn)術(shù)，即“蜂群”戰(zhàn)術(shù)。
第二，美國國防部高級研究計劃局，就是DARPA，美國軍用新技術(shù)都從這里出來，在惠靈頓正在做一個小精靈計劃和一個攻擊“蜂群”戰(zhàn)術(shù)的項目，這兩個項目是美國DARPA做的，內(nèi)容也跟前面一樣。
第三，美國海軍研究辦公室，跟剛才講的海軍不是一家，做一個“蝗蟲計劃”，也是多架無人機一起飛行，一起執(zhí)行任務(wù)，各個價值很低小型無人機共同來實現(xiàn)一個大目標，你打我一架不值錢，還要消耗很多導(dǎo)彈，拼消耗你也拼不過我，我還很多，我第二批又來了，這是一個新的發(fā)展方向。現(xiàn)在美國的無人機路線圖中間，群還沒有加進去，美國很愿意搞路線圖，非常愿意做計劃類工作，還沒做先把計劃做好，先把發(fā)展方向做好。而且美國無人機路線圖經(jīng)常換，一換就是20年。我國軍方在軍改之前，無人機專業(yè)組和空8所一起編了國家軍用無人機路線圖。今年中國航空學(xué)會下面有無人機分會，我們也參與編寫了民用無人機路線圖，今年整個無人機的學(xué)術(shù)會議就在南航主辦，這些活動都是為了要發(fā)展新技術(shù)。
由此可見，僅僅美國五角大樓至少已經(jīng)有三個組織在搞“蜂群”類，或者無人機群類的研究了。小的無人機用群實現(xiàn)，下面是他提出這段話，“蜂群”無人機幾乎有無限能力，科技突破敵人防御，形成安全的、能自我恢復(fù)的通信網(wǎng)絡(luò)，如果被打掉幾個，還會重新組合，通訊網(wǎng)絡(luò)組合起來提供網(wǎng)絡(luò)偵查、搜索和救援模式識別，可以用復(fù)雜計算，把他們與其他信息源融合起來。
這是國外的情況。國內(nèi)什么情況?我自豪地告訴大家，我國目前進入新時代了，十九大以后，我們國內(nèi)一點都不比國外差，現(xiàn)在十三五軍方預(yù)演，陸軍直接公布我們在搞多機協(xié)同無人機，我所在的這個科技組就中了這個標，現(xiàn)在裝發(fā)(裝備發(fā)展部)、海軍、軍科也有多個類似項目，我們也在積極參與。
民口，中國的民口是科技部管，現(xiàn)在叫國家重點研發(fā)計劃，也有很多這樣的項目，今年上半年我們報了，但是很遺憾沒中標，2018年指南我已經(jīng)看到了也有很多類似項目，警用反恐的一個項目這個月就能出結(jié)果，實飛方面，電科院有119架固定翼。亞運會也會有1000多架飛機，今年上半年我們重點實驗室有20架，批量還比較小。
“蜂群”無人機技術(shù)分解。“蜂群”這件事情，動物首先有先天性、原始性，原始性有的動物協(xié)調(diào)性好，有的協(xié)同性差，差別就是后天學(xué)習(xí)，和社會形態(tài)的學(xué)習(xí)。它要有四個方面的技術(shù)，下面會講到，現(xiàn)在研究蟻群已經(jīng)有很多成果了，大學(xué)里有蟻群算法，老師帶學(xué)生做，鳥群算法，魚群算法，這兩個是有特點的，你在海灘上放一個鞭炮，所有的魚往一個方向飛，不碰撞，魚在一起游，有碰撞，但是魚鱗比較滑也不會出大問題，但是蜜蜂不一樣，到處飛都不碰撞，而且能把一個協(xié)調(diào)的任務(wù)完成好。
所以“蜂群”目前是比較時髦，要研究研究，我們僅以“蜂群”為例，我們專門請教了農(nóng)業(yè)大學(xué)的動物專家，我們得到了幾條的結(jié)果。
第一，弱中心自主飛行，每一個蜜蜂是自主飛行，蜂王不太指揮的，每個個體都是同等級個體;第二，工蜂就是做工的蜜蜂，飛行前就知道目的，他要采蜜，行進期間他是經(jīng)常變化的，變化飛行軌跡和飛行目的性，第三，它有幾種感知傳感器并存，但是有沒有定量測試?不知道。我們?nèi)藳]有，我看你就能知道遠近，就定性，你離我近一點，這個物體大一點，但是沒有定量，我們倆到底是兩米、三米還是五米，那么通訊是有的，“蜂群”啊，但是估計大家都能通訊，我們?nèi)俗灾骶W(wǎng)絡(luò)通訊，人相互之間都科技同群，這種通訊方式叫自主網(wǎng)絡(luò)同群，接下來的6G就是自主網(wǎng)絡(luò)通訊，要達到的目的，1+1+1??要大大的大于N，如果加起來等于N就沒有意義?？墒?ldquo;蜂群”，我們研究下來，它大于N，但大得不多，真正大得多的是狼群，這是什么概念?如果黑社會的組織打架，沒有什么太好的組織，一幫人跟一幫人打不行，打到最后基本上跟個體打架加起來差不多，可是有高級指揮員指揮的軍隊打仗，以少勝多戰(zhàn)例很多，指揮組織能力體會出來，你一定要像狼群一樣有極好組織能力，獲勝可能性更大，我們后來發(fā)現(xiàn)“蜂群”，美國人叫的“蜂群”不好，他是用會飛的動物形容這個事件，如果有飛狼肯定比他還好。
我們把它簡化講四個方面，第一控制，第二規(guī)劃、第三感知、第四通訊。第一個方面，每個個體行為自主控制并與群體控制協(xié)調(diào)一致;第二分解技術(shù)，事先的行為分配，任務(wù)分配與事中重新分配;第三個體相互之間與環(huán)境之間的感知與測量，感知規(guī)避與導(dǎo)航技術(shù);第四個體之間能交換信息和中轉(zhuǎn)信息，就是自主組織網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)。
下面匯報一下我們目前在做的情況，跟美國也不差多少。
第一個技術(shù)就是協(xié)同控制，很多架無人機在天上協(xié)同控制是什么情況。首先是中心控制，地面一個點控制天上很多飛機;第二個是長摻控制方式，可以由有人機帶無人機;第三個規(guī)避，內(nèi)部不能碰撞，一群飛機碰到一起就麻煩了，專門有控制算法，這兩個飛機一旦靠近了，自動分開。這就是算法保障;第四是一字長蛇，這種方式在叢林作戰(zhàn)，山林作戰(zhàn)，或者城市作戰(zhàn)很需要，我只要控制一個長機鉆進去，所有的飛機都跟著它軌跡一起鉆進去。能看見后面的飛機跟著前面的飛機走。
第二個技術(shù)是規(guī)劃技術(shù)，四架飛機有八個目標，怎么樣把航線規(guī)劃出來，現(xiàn)在我們已經(jīng)做到100個飛機100個目標怎么規(guī)劃，各種規(guī)劃方式，最大的效率、模式，一架飛機都不損失把任務(wù)執(zhí)行完，最快的模式，我情愿損失飛機，也要把敵人的點攻下來。
第三個感知與規(guī)避，目前我們做的是視覺算法，兩個點不同，測距、盡量做到定量視覺算法
第四個自主網(wǎng)絡(luò)，每個點相互之間都傳數(shù)據(jù)，這個自主網(wǎng)絡(luò)設(shè)備我們裝上去做實驗，然后又弄了20架小的旋翼機，我們要實現(xiàn)兩架固定翼在空中指揮20架旋翼機。
目前我們在國內(nèi)外首次做到這兩點，第一點，實現(xiàn)了兩種個性無人機混合編隊規(guī)劃與控制，初步實現(xiàn)了子機跟隨母機的飛行模式，這是軍用很需要的。第二實現(xiàn)了多無人機之間的通訊與感知，而不是通過WIFI方式，是通過自主網(wǎng)絡(luò)的方式實現(xiàn)的。
本次峰會除了豐富的演講內(nèi)容外，峰會現(xiàn)場設(shè)置了無人機展示區(qū)。來自中云圖、樂樂飛、奇蛙科技、江蘇啟飛、?；锰炜盏榷嗉医K本土企業(yè)展示了自主研發(fā)、代理經(jīng)營的多種無人機，涵蓋了工業(yè)巡檢、農(nóng)業(yè)植保、消費體驗等多領(lǐng)域、多用途的無人機先進產(chǎn)品和相關(guān)配件。
此次2017全球無人機峰會的成功舉辦，不僅為2017世界智能制造大會注入了活力，同時也為江蘇省的無人機產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了良好的交流平臺。
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