如何協調無人機編隊?防止發生混亂的操作方式多種多樣
從分散式信息控制法的原理可以看出,每架無人機必備的電子設備為導航定位系統和對外通信系統。其中導航定位系統包含內置和外置兩類。內置定位主要是加速度計和陀螺儀,這兩種儀器的特點是體積越大,定位精度越高,觀察無人機起飛前的圖片,可以看出這種簡易無人機尺寸基本在一米以內,根本無法容納任何高精度的導航系統,而在飛行過程中每架無人機的定位誤差又是呈一定概率分布而非一個定值。這就意味著,內置定位系統極易出現錯誤,一旦錯誤參數積累到一定程度,編隊不可避免的要出現相撞和隊形混亂,所以中國電科展示的無人機必然極度依賴GPS導航設備,一旦處於複雜電磁環境,即會出現重大問題。
此外,因為分散式信息控制法的特點和空中編隊隊形變換的實際,某一無人機附近的若干個距離最近的無人機編號是不固定的,要在天空中保持一定的間距並實施隊形變換,要麼嚴格的確保每架無人機的相對位置不發生質的改變,要麼必須使得無人兩兩之間能測量彼此的距離。
如採取前一個方法,一旦氣象條件不穩或者進行編隊轉彎、解散、重組等動作時必然帶來編隊內的混亂程度加劇,無論是英特爾還是中國電科的無人機編隊都不可能採取這種方法。考慮到中國電科無人機試驗了密集彈射起飛、空中集結、多目標分組、編隊合圍、集群行動等多個項目,可以認為,其必然採取了後一種間距保持方案。也就是無人機之間可以通過某種方式預知到臨近無人機與己方的距離,進而和最近的幾個無人機保持最小間距。
實現該技術的具體設備是無人機自帶的通信系統,通過該通信系統將自身的定位信息發送給臨近的飛機,但具體發送給哪個飛機,怎麼具體控制則由演算法來實現,演算法就是前文提到的運動協調演算法,目前相對較為成熟的演算法有四種,分別是:
長機-僚機法:該方法就是在編隊內確定幾個特定編號的飛機作為長機,其他飛機都與這幾個飛機之間的間距保持不變。這幾架飛機將隊形將要實現的隊形骨幹搭建起來,其他飛機響應的填充進去,組成完成的空中無人機編隊。
基於行為法:該方法模擬生物行為方法,將臨近無人機輸入的信號變化為四個等級,即碰撞避免、障礙物迴避、目標獲取、隊伍保持。根據信號強度的大小,選擇使用某種方法,但這種方法非常不精確,只能盲目的選擇四個模糊選項,難以實現特定形狀的密集無人機編隊。
虛擬結合法:這種方法和長機-僚機法類似,但長機被設置為整個無人機編隊內的一個虛擬點,一般是根據編隊要實現的隊形狀態確定幾個隊形內中心點,其他飛機則如被磁力吸附的鐵器一般向這幾個點集中。人工勢場法:該方法與原子之間的吸力、斥力電場原理類似,一旦兩架無人機距離過近,控制系統則發出信號讓其遠離,一旦距離過遠,則發出信號讓其靠近。


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