引言
无人机(UnmannedAerialVehicle，UAV)作战是空中作战的发展趋势之一。美国国防部将无人机技术作为一项可以改变“战场规则”的颠覆性技术加以大力发展，并列入美军“第三次抵消战略”发展规划。无人机集群作战是未来无人机作战的主要样式，它将生物群体运动理论应用于无人机集群的系统控制，对地、对海实施电子干扰或发起赛博攻击，为有人机提供目标识别或瞄准辅助，甚至直接攻击目标。现有的陆基、海基防空手段均无法有效遏制无人机集群攻击。无人机的作战高度通常位于地面高炮或舰载火炮有效射程范围以外;使用防空导弹拦截，成本较高;信号干扰阻断、无线电劫持控制等反无人机电子战技术必须事先侦察到无人机控制信号，否则无法实施。专家分析未来战争中最能有效应对无人机集群攻击的将是另外一群无人机。当前，有关无人机集群作战方面的研究，主要集中在无人机编队飞行、航迹规划和分布式协同控制等几个方面，针对无人机集群作战的指挥决策方面的研究主要集中在无人机攻击策略研究，归纳起来有以下特点:①飞行控制技术研究多，而战术指挥研究少;②个体近距格斗研究多，而集群对抗研究少;③集群仿真实验多，而数形结合的指挥决策研究少;④单方策略优化研究多，而双方策略对抗博弈研究少。无人机集群作战是对阵双方的冲突型决策行为，利用博弈理论可以较好地进行作战指挥决策分析，并能将传统方法中最优研究从仅考虑“单边”发展为“双边”兼顾，使得决策更贴近现实。
1无人集群的基本概念分析
无人集群最初是由无人机发展起来的。无人机全称是无人驾驶飞行器(UnmannedAerialVehi-cle，UAV)，一般定义为:“无人驾驶、自行推进、利用空气动力承载飞行并可重复使用的飞行器”。随着飞行器技术、信息技术等技术的进步，以及无人机在军事上运用范围的不断扩大，无人机逐渐由单机形成具有地面控制站、测控系统、通信系统等组成的无人机系统(UnmannedAircraftSystems，UAS)。近年来智能技术以及自组网技术的飞速发展，使得众多无人机可以聚合起来形成共同完成作战使命的整体，成为“无人机集群”。目前，智能技术不仅可以应用于无人机，还可以应用于无人地面车辆、无人水面舰艇、无人潜航器等，美国DOD等已经将“无人机集群”已经扩展为“无人集群”(UnmannedSwarm)，使得该概念能够涵盖陆、海、空、天等各作战域。无人集群”装备研发与军事运用研究的重点是“无人机集群”。目前，对于“无人集群”并没有权威的定义，由于研究人员具体研究领域的不同，存在着多种内涵相同或相近的描述，如“无人机集群”、“无人机群组”、“无人蜂群”、“群机器人”等。这些表述本质都是相同的:大量相对简单的个体通过合作在整体层面涌现出集群智能，从而完成复杂任务，是集群智能的一个具体应用领域。通过对这些文献进行对比分析，本文认为“无人集群”、“无人机集群”与“无人蜂群”不同之处主要包括四点:一是个体的智能程度不同;二是个体的作战领域不同;三是个体的采办成本不同;四是群体的构成组分不同。本文的研究主体为“无人集群”，是相关概念中覆盖面最广、通用性最高的概念。
2基于无人集群的指挥控制架构研究
2.1局部通信条件下的PID协同控制器设计
生物集群在局部感知、个体行为简单的条件下实现了复杂的行为模式,包括稳定的编队形成和重构,而且具有较强的鲁棒性和“自愈”能力.生物集群的这些行为模式和控制策略可以为无人集群的协同控制提供研究思路.无人集群在协同感知、协同决策的基础上实现协同控制,尤其是集群在实现高机动性的规避和执行复杂任务的过程中,仅仅依靠单个无人平台的能力是无法实现的.多平台的协同控制器将从平台动力学模型出发,基于生物集群的协同控制策略设计高效的感知与决策交互协议和协同控制器参数.无人机平台实现稳定的飞行和姿态的变换主要由飞行控制器实现,飞行控制器通过输出PWM波信号对电机的转速进行控制实现相应的动作.在最优化控制领域有诸多算法和理论,但在工程应用方面,基于经典的PID控制算法仍然是最有效的实现方案.当无人集群进行编队飞行时,不仅要考虑单平台的稳定控制,还要考虑编队中长机和僚机的相对位置,僚机的航向、速度、高度的变化要能适应长机的动态变化,因此,要设计适用于无人集群自主协同的控制器及其策略具有重要意义.
2.2双方对抗策略选择
无人机集群交战前对抗双方策略选择多样化。无人机集群作战是在侦察型无人机信息共享与天基、陆基、海基的远程信息支援下，采取“干扰+攻击”战术，主要由电子干扰型和攻击型无人机编队完成的联合作战行动。电子干扰型无人机用于对敌通信系统和攻击系统实施干扰，使其指挥、导弹系统失灵，降低对方攻击的命中率，最大限度地保存己方战斗实力;攻击型无人机既可以攻击对方的攻击型无人机，直接打击对方的反击力量，也可以选择攻击对方的干扰型无人机，以便消除对方雷达干扰型无人机对己方攻击导弹的干扰威胁。在红蓝双方具备相同的战场态势感知能力的条件下，双方均知道彼此的无人机数量以及机型，但并不知道对方攻击型无人机对己方哪些无人机(电子干扰型或攻击型无人机)实施攻击。如何决定对抗策略，即如何进行目标火力分配是战术决策的关键。因此，红蓝双方的每架攻击型无人机有两个可选攻击策略:一是攻击对方攻击型无人机，二是攻击对方电子干扰型无人机。无人机集群对抗战术决策主要根据对方无人机数量及自己的攻击能力，决定目标攻击的火力分配。
2.3指挥组织结构的结构熵
随着，“信息熵”理论的发展，熵学在管理学领域得到了广泛的应用，例如企业生产和公司管理，在军事上，“熵理论”主要用于指挥组织结构的作战效能评估。由于“信息熵”理论主要是描述信源的不确定度，因此“熵理论”在评估指挥组织结构时，主要从信息流的角度出发。我们用时效性来刻画信息在组织体系中的运行速度，用准确性来刻画信息流在组织结构中的交互作用质量。为了能够定量分析指挥组织结构的作战效能，我们分别引用时效熵和质量熵的概念来分别度量指挥组织结构中信息流的时效性和准确性。
结语
无人集群装备建设与作战概念正处于快速发展阶段，对于无人集群装备以及作战建模与仿真进行研究是开展无人集群作战实验、创新无人集群作战理念以及制订无人集群作战条令的前提支撑。本文从作战层面对无人集群建模与仿真的研究现状进行了总结与综述，分析了无人集群作战建模与仿真存在的问题与挑战。
参考文献
［1］邱菀华，谷晓燕.工程管理熵学及其应用［J］.中国工程科学，2011，13（8）：73-79.
［2］来源，季福新，毕长剑.基于结构熵模型的指挥控制系统组织结构评价［J］.系统工程，2001（4）：27-31.
