韓 亮，任 章，董希旺，李清東

(1.北京航空航天大學(xué) 中法工程師學(xué)院，北京 100191;2.北京航空航天大學(xué) 自動(dòng)化科學(xué)與電氣工程學(xué)院，北京 100191)

0 引言

無人機(jī)是現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)中的重要作戰(zhàn)裝備。經(jīng)過數(shù)十年的研究，無人機(jī)相關(guān)技術(shù)已經(jīng)取得令人矚目的進(jìn)展，功能也越來越豐富，已開始逐步替代有人飛行器。然而，面對(duì)日益復(fù)雜的作戰(zhàn)環(huán)境與多任務(wù)需求，單架無人機(jī)的任務(wù)執(zhí)行能力顯示出了一定的局限性，具體包括：由于機(jī)載傳感器與通信設(shè)備的限制，單架無人機(jī)對(duì)任務(wù)環(huán)境的感知能力是有限的；受自身的燃料限制，飛行時(shí)間有限，不具備高強(qiáng)度持續(xù)作戰(zhàn)能力；單無人機(jī)一旦受到故障影響，任務(wù)執(zhí)行效率將大幅下降，甚至導(dǎo)致任務(wù)終止。

為提高無人機(jī)的任務(wù)執(zhí)行效率，美國(guó)空軍在《2016—2036年小型無人機(jī)系統(tǒng)飛行規(guī)劃》中提出了無人機(jī)應(yīng)當(dāng)采取集群作戰(zhàn)的模式，提高作戰(zhàn)行動(dòng)的靈活性，降低損耗。美國(guó)DARPA公司計(jì)劃研究用于電子戰(zhàn)的無人機(jī)群系統(tǒng)，在敵方防御體系外進(jìn)行組網(wǎng)通信，針對(duì)指定目標(biāo)執(zhí)行協(xié)同探測(cè)、協(xié)同攻擊等作戰(zhàn)任務(wù)(圖1和圖2)。相比單架無人機(jī)，無人機(jī)群系統(tǒng)具有諸多優(yōu)勢(shì)。例如，可以通過多個(gè)低成本、異構(gòu)的無人機(jī)代替功能完備的單無人機(jī)，從而達(dá)到降低成本，提高任務(wù)執(zhí)行效率的目的；多無人機(jī)相互協(xié)作完成對(duì)任務(wù)環(huán)境的感知，通過自組網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)多無人機(jī)之間信息的快速共享，完成對(duì)任務(wù)區(qū)域的大范圍探測(cè)；無人機(jī)群系統(tǒng)不依賴于單獨(dú)的個(gè)體，當(dāng)部分個(gè)體出現(xiàn)故障時(shí)，整個(gè)群系統(tǒng)仍具有一定的完整性，可繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)等。總之，多無人機(jī)集群既能充分發(fā)揮無人機(jī)的優(yōu)勢(shì)，又能避免單架無人機(jī)由于自身限制而導(dǎo)致的任務(wù)執(zhí)行受限問題，是未來無人機(jī)重要的發(fā)展方向。

1 協(xié)同控制方法分類

近年來，多無人機(jī)集群技術(shù)研究領(lǐng)域已經(jīng)產(chǎn)生了很多緊密相關(guān)的研究分支，其中包括協(xié)同導(dǎo)航、協(xié)同制導(dǎo)和協(xié)同控制等。文獻(xiàn)[1]對(duì)多無人機(jī)協(xié)同導(dǎo)航技術(shù)進(jìn)行了介紹。文獻(xiàn)[2]對(duì)協(xié)同制導(dǎo)與控制技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)。在協(xié)作過程中，多無人機(jī)之間需要通過相應(yīng)的協(xié)同控制方法來共同實(shí)現(xiàn)指定的全局目標(biāo)。根據(jù)任務(wù)的不同，協(xié)同控制方法可分為一致性控制、編隊(duì)控制、合圍控制和跟蹤控制等。其中，編隊(duì)控制用于保證無人機(jī)群系統(tǒng)形成期望的編隊(duì)來完成指定任務(wù)。根據(jù)任務(wù)的不同，編隊(duì)的形式主要有兩類：一種是固定編隊(duì)，如三角形編隊(duì)、菱形編隊(duì)等；另一種是時(shí)變編隊(duì)，即多無人機(jī)之間的編隊(duì)隊(duì)形是時(shí)變的。當(dāng)編隊(duì)指令為零時(shí)，編隊(duì)控制問題就轉(zhuǎn)換為一致性控制問題；合圍控制用于保證無人機(jī)進(jìn)入相應(yīng)的凸包內(nèi)，同時(shí)配合其他無人機(jī)完成相關(guān)任務(wù)；跟蹤控制用于保證多無人機(jī)以特定的方式協(xié)同跟蹤某個(gè)目標(biāo)。

2 協(xié)同控制體系結(jié)構(gòu)

為了保證集群任務(wù)的執(zhí)行效能，協(xié)同控制系統(tǒng)需要具備高可靠性、強(qiáng)魯棒性、快速響應(yīng)和快速重組等能力。協(xié)同控制體系結(jié)構(gòu)主要有集中式結(jié)構(gòu)與分布式結(jié)構(gòu)兩種類型。

集中式結(jié)構(gòu)將各無人機(jī)的狀態(tài)信息發(fā)送至控制中心(中心節(jié)點(diǎn))統(tǒng)一處理。其中，控制中心可以是無人機(jī)、航天器、地面站等。所有的無人機(jī)將自身狀態(tài)信息或感知的信息發(fā)送到控制中心，然后，控制中心通過數(shù)據(jù)處理、任務(wù)規(guī)劃、控制決策等環(huán)節(jié)，再將控制信息傳送到各架無人機(jī)，保證多無人機(jī)統(tǒng)一執(zhí)行指定的任務(wù)。在集中式結(jié)構(gòu)中，任務(wù)控制指令由控制中心發(fā)送，無人機(jī)自身只具有底層控制能力。

集中式結(jié)構(gòu)利用全局的信息進(jìn)行分析與決策，當(dāng)控制中心與通信帶寬的性能足夠好時(shí)，它能夠較好地處理復(fù)雜控制問題，同時(shí)這種體系結(jié)構(gòu)具有全局性能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)控制中心出現(xiàn)問題時(shí)，所有的任務(wù)將會(huì)終止，因此集中式結(jié)構(gòu)存在計(jì)算量大、魯棒性差等缺點(diǎn)。因此，集中式結(jié)構(gòu)適用于處理實(shí)時(shí)性要求低、全局性能要求高的任務(wù)中。圖3所示為集中式協(xié)同控制體系。

分布式結(jié)構(gòu)沒有一個(gè)確定的控制中心(中心節(jié)點(diǎn))，各無人機(jī)在群系統(tǒng)中的地位是平等的，它們通過合作的方式協(xié)同完成任務(wù)。在分布式控制結(jié)構(gòu)下，全局控制問題被分解成多個(gè)子問題并由各架無人機(jī)獨(dú)立解決。各無人機(jī)具有一定的自主控制與決策能力，能夠根據(jù)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)的連通情況與其他無人機(jī)進(jìn)行信息交互，在分布式協(xié)同控制協(xié)議的作用下，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)群系統(tǒng)的整體控制。

分布式結(jié)構(gòu)具備實(shí)時(shí)性好、魯棒性強(qiáng)、計(jì)算量低、靈活性高等優(yōu)點(diǎn)。但由于多無人機(jī)在分布式體系結(jié)構(gòu)下，對(duì)全局性能考慮不足，容易造成全局性能不強(qiáng)的問題，因此，分布式體系結(jié)構(gòu)比較適合處理具有高動(dòng)態(tài)性、高實(shí)時(shí)性特點(diǎn)的任務(wù)。圖4所示為分布式協(xié)同控制體系。

3 協(xié)同控制研究現(xiàn)狀

3.1 編隊(duì)控制

對(duì)在編隊(duì)控制研究方面，目前主要分為基于行為、虛擬結(jié)構(gòu)、人工勢(shì)場(chǎng)、領(lǐng)導(dǎo)者-跟隨者以及一致性的編隊(duì)控制方法。下面對(duì)這幾種方法分別進(jìn)行介紹。

基于行為的編隊(duì)控制方法借鑒仿生學(xué)的思想實(shí)現(xiàn)編隊(duì)。其基本思路為：群系統(tǒng)中所有無人機(jī)都具有多種預(yù)設(shè)的行為模式，如聚集、避障、保持隊(duì)形等，這些行為組成一個(gè)行為集合。每一種行為都對(duì)應(yīng)著一種控制作用，并為每一種行為的控制作用分配不同權(quán)重，每架無人機(jī)的整體控制行為由多個(gè)控制作用加權(quán)求和得到。無人機(jī)群系統(tǒng)通過動(dòng)態(tài)調(diào)整每一個(gè)行為的權(quán)值，最終實(shí)現(xiàn)期望的行為。文獻(xiàn)[3]給出了基于候鳥群體行為的編隊(duì)控制策略，基于相對(duì)距離反饋信息設(shè)計(jì)了最優(yōu)編隊(duì)控制器。文獻(xiàn)[4]討論了三維空間下的多無人機(jī)編隊(duì)控制問題，構(gòu)造了用于固定編隊(duì)的行為模型，給出了基于行為的分布式編隊(duì)控制器，使多無人機(jī)以編隊(duì)的形式通過目標(biāo)點(diǎn)。文獻(xiàn)[5]給出了基于鴿群行為的編隊(duì)控制方法，研究了鳥群行為機(jī)制與編隊(duì)飛行的仿生關(guān)系，設(shè)計(jì)了基于仿生行為的編隊(duì)控制器構(gòu)型。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于：每架無人機(jī)只需要局部信息，整體采用分布式控制，魯棒性好，集群可進(jìn)一步擴(kuò)展；其缺點(diǎn)則主要在于：行為模型較為復(fù)雜，編隊(duì)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性難以保證，難以在理論上進(jìn)行可行性分析。

基于虛擬結(jié)構(gòu)的編隊(duì)控制方法將期望的集群隊(duì)形視為一個(gè)剛體的虛擬結(jié)構(gòu)。其主要思路是將預(yù)期的編隊(duì)視為一個(gè)存在多個(gè)節(jié)點(diǎn)的虛擬結(jié)構(gòu)，群系統(tǒng)中的所有無人機(jī)都分別對(duì)應(yīng)著虛擬結(jié)構(gòu)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，當(dāng)編隊(duì)變化時(shí)，每一架無人機(jī)與虛擬結(jié)構(gòu)上的點(diǎn)保持同步運(yùn)動(dòng)即可完成實(shí)際編隊(duì)。文獻(xiàn)[6]給出了基于虛擬結(jié)構(gòu)的編隊(duì)控制器，實(shí)現(xiàn)了多無人機(jī)編隊(duì)構(gòu)型的保持。文獻(xiàn)[7]通過采用虛擬結(jié)構(gòu)編隊(duì)控制方法，實(shí)現(xiàn)了多無人機(jī)大機(jī)動(dòng)飛行過程的編隊(duì)保持，并通過動(dòng)態(tài)參數(shù)自適應(yīng)地在編隊(duì)保持與軌跡跟蹤之間切換。文獻(xiàn)[8]基于虛擬結(jié)構(gòu)的編隊(duì)控制策略，在滿足無人機(jī)之間實(shí)時(shí)避障的基礎(chǔ)上，完成了多無人機(jī)的編隊(duì)?；谔摂M結(jié)構(gòu)的編隊(duì)控制方法優(yōu)勢(shì)在于魯棒性強(qiáng)，編隊(duì)控制精度高；不足在于要求群系統(tǒng)實(shí)時(shí)性與同步性高，數(shù)據(jù)計(jì)算量大。

基于人工勢(shì)場(chǎng)法的編隊(duì)控制方法是通過勢(shì)場(chǎng)中吸引與排斥的特性實(shí)現(xiàn)編隊(duì)。其基本思路為：根據(jù)個(gè)體之間的勢(shì)場(chǎng)特性設(shè)計(jì)編隊(duì)控制器，使個(gè)體間之間的相對(duì)距離保持在一定的范圍內(nèi)，也可以設(shè)定集群的目標(biāo)點(diǎn)，然后通過模擬勢(shì)場(chǎng)的方式吸引個(gè)體形成編隊(duì)。文獻(xiàn)[9]提出了基于人工勢(shì)場(chǎng)的多無人機(jī)編隊(duì)避碰控制方法，結(jié)合勢(shì)場(chǎng)特性與一致性理論，在保障多無人機(jī)之間的避撞與避障的基礎(chǔ)上，共同實(shí)現(xiàn)預(yù)期的編隊(duì)飛行任務(wù)。文獻(xiàn)[10]基于人工勢(shì)場(chǎng)法與回轉(zhuǎn)力方法設(shè)計(jì)了分布式編隊(duì)控制器，實(shí)現(xiàn)了多無人機(jī)以編隊(duì)的形式在障礙空間進(jìn)行避障飛行。文獻(xiàn)[11]將人工勢(shì)場(chǎng)與虛擬領(lǐng)導(dǎo)者的方法進(jìn)行了結(jié)合，通過人工勢(shì)場(chǎng)法定義了個(gè)體之間的期望距離，由虛擬領(lǐng)導(dǎo)者控制群體的隊(duì)形與運(yùn)動(dòng)，在兩者共同作用下實(shí)現(xiàn)預(yù)期的編隊(duì)任務(wù)?；谌斯?shì)場(chǎng)法的編隊(duì)控制方法的優(yōu)點(diǎn)在于物理意義明確，易于實(shí)現(xiàn)；其缺點(diǎn)主要是該方法難以在理論上保證編隊(duì)的穩(wěn)定性，容易產(chǎn)生局部振蕩等問題。

基于領(lǐng)導(dǎo)者-跟隨者的編隊(duì)控制方法是較為成熟的編隊(duì)控制方法，與傳統(tǒng)多飛行器編隊(duì)中的長(zhǎng)機(jī)僚機(jī)編隊(duì)方法比較類似。該方法的基本思路是將群系統(tǒng)中的無人機(jī)分為領(lǐng)導(dǎo)者和跟隨者，其中領(lǐng)導(dǎo)者按照設(shè)定的軌跡運(yùn)動(dòng)，跟隨者與領(lǐng)導(dǎo)者之間保持指定的相對(duì)距離并跟隨領(lǐng)導(dǎo)者運(yùn)動(dòng)。文獻(xiàn)[12]研究了多無人機(jī)同步與編隊(duì)保持問題，基于領(lǐng)導(dǎo)者-跟隨者策略設(shè)計(jì)了編隊(duì)控制器，實(shí)現(xiàn)了多無人機(jī)編隊(duì)飛行過程中位置、速度與姿態(tài)變化的同步。文獻(xiàn)[13]根據(jù)領(lǐng)導(dǎo)者-跟隨者編隊(duì)控制策略設(shè)計(jì)了基于相對(duì)狀態(tài)反饋的編隊(duì)控制器，實(shí)現(xiàn)了多無人機(jī)在局部通信條件下的編隊(duì)。文獻(xiàn)[14]根據(jù)領(lǐng)導(dǎo)者-跟隨者編隊(duì)策略設(shè)計(jì)了基于滑膜思想的編隊(duì)控制器，分析了多無人機(jī)在觀測(cè)約束下實(shí)現(xiàn)編隊(duì)的可行性條件。文獻(xiàn)[15]研究了通信約束下的多無人機(jī)編隊(duì)控制問題，基于領(lǐng)導(dǎo)者-跟隨者策略設(shè)計(jì)了分布式編隊(duì)控制器，基于李雅普諾夫方法給出了編隊(duì)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定條件?；陬I(lǐng)導(dǎo)者-跟隨者的編隊(duì)控制方法優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)較為容易，理論上容易分析；不足在于魯棒性較差，一旦領(lǐng)導(dǎo)者出現(xiàn)異常，那么編隊(duì)將無法實(shí)現(xiàn)，同時(shí)，當(dāng)個(gè)體較多時(shí)，對(duì)實(shí)時(shí)通信性能要求較高。

基于一致性的編隊(duì)控制方法通過圖來表示集群個(gè)體之間的作用關(guān)系，結(jié)合圖論與控制理論對(duì)編隊(duì)問題進(jìn)行分析。基于一致性的編隊(duì)控制方法的基本思路為：群系統(tǒng)中所有無人機(jī)的狀態(tài)相對(duì)同一個(gè)編隊(duì)參考保持特定的向量偏差。通過局部的協(xié)同作用后，所有無人機(jī)的狀態(tài)與編隊(duì)參考的向量偏差趨于一致，最終實(shí)現(xiàn)了指定的編隊(duì)。在基于一致性的編隊(duì)控制問題中，一般會(huì)通過狀態(tài)變換或矩陣分解的方法將問題轉(zhuǎn)化成一致性問題，然后再選擇合適的一致性理論對(duì)問題進(jìn)行分析。文獻(xiàn)[16]對(duì)通信約束下的多架垂直起降無人機(jī)編隊(duì)控制問題進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)了基于一致性的編隊(duì)控制協(xié)議，利用李雅普諾夫方法對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。文獻(xiàn)[17]對(duì)有向切換拓?fù)浼s束下的編隊(duì)控制問題進(jìn)行了研究，利用空間分解與狀態(tài)變換方法將編隊(duì)控制問題轉(zhuǎn)換成了一致性問題，給出了多無人機(jī)實(shí)現(xiàn)編隊(duì)的判據(jù)，得到了編隊(duì)參考函數(shù)的顯示表達(dá)式。文獻(xiàn)[18]研究了存在切換拓?fù)渑c通信延遲約束下的多無人機(jī)編隊(duì)控制問題，給出了基于一致性的分布式編隊(duì)控制器，探討了在多約束條件下實(shí)現(xiàn)編隊(duì)的可行條件。文獻(xiàn)[19]研究了三維空間下的多無人機(jī)編隊(duì)控制問題，將基于一致性的編隊(duì)控制器引入到群系統(tǒng)中，分析了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了多無人機(jī)之間的高精度編隊(duì)任務(wù)。基于一致性的編隊(duì)控制方法優(yōu)點(diǎn)是采用分布式拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，兼顧了魯棒性與實(shí)時(shí)性，可進(jìn)行大規(guī)模的擴(kuò)展等；該方法的缺點(diǎn)在于理論不成熟，具有較大的發(fā)展空間。

目前，編隊(duì)控制在協(xié)同控制領(lǐng)域的工程應(yīng)用成果較為豐富。文獻(xiàn)[20]研究了基于領(lǐng)導(dǎo)者-跟隨者編隊(duì)控制方法，同時(shí)通過2架固定翼驗(yàn)證了算法的可行性。文獻(xiàn)[21]中通過多架四旋翼驗(yàn)證了編隊(duì)控制算法的可行性。文獻(xiàn)[22]通過室內(nèi)多四旋翼平臺(tái)驗(yàn)證了基于虛擬結(jié)構(gòu)的編隊(duì)控制方法的可行性。文獻(xiàn)[23]中研究了存在參數(shù)不確定性的編隊(duì)控制問題，并通過3架四旋翼驗(yàn)證了理論結(jié)果。文獻(xiàn)[24]中對(duì)基于單旋翼無人機(jī)的領(lǐng)導(dǎo)者-跟隨者編隊(duì)控制問題進(jìn)行了研究，通過2架單旋翼無人機(jī)完成了領(lǐng)導(dǎo)者-跟隨者編隊(duì)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了算法的有效性。文獻(xiàn)[25]中研究了具有六自由度欠驅(qū)動(dòng)模型的多旋翼無人機(jī)編隊(duì)控制問題，提出了基于虛擬結(jié)構(gòu)的編隊(duì)控制策略，在室內(nèi)環(huán)境下完成了固定隊(duì)形的編隊(duì)控制實(shí)驗(yàn)，取得了良好的實(shí)驗(yàn)效果。文獻(xiàn)[26]研究了基于一致性的多無人機(jī)時(shí)變編隊(duì)控制問題，并通過5架四旋翼驗(yàn)證了控制算法可行性。

3.2 合圍控制

在合圍控制問題研究中，文獻(xiàn)[27]較早地研究了合圍控制問題并提出了一種基于停-走策略的合圍控制方法。文獻(xiàn)[28]研究了在非線性與干擾約束下的多無人機(jī)合圍控制問題，根據(jù)有限的鄰居信息設(shè)計(jì)了分布式合圍控制器，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法補(bǔ)償了系統(tǒng)中非線性部分，最終通過李雅普諾夫穩(wěn)定性理論證明了控制系統(tǒng)的收斂性。文獻(xiàn)[29]研究了執(zhí)行機(jī)構(gòu)與傳感器故障約束條件下的合圍控制問題，設(shè)計(jì)了分布式干擾觀測(cè)器，估計(jì)了幾種典型故障帶來的偏差，根據(jù)反步控制方法實(shí)現(xiàn)了多無人機(jī)的合圍控制，最后通過圖論與李雅普諾夫方法證明了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。文獻(xiàn)[30]研究了通信延遲約束下的編隊(duì)合圍控制問題，分別面向領(lǐng)導(dǎo)者和跟隨者設(shè)計(jì)了基于局部狀態(tài)反饋的編隊(duì)合圍控制器，給出了群系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)編隊(duì)合圍的充分條件及對(duì)編隊(duì)合圍控制器進(jìn)行中增益矩陣求解的算法。最后，通過無人機(jī)群系統(tǒng)進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，證明了編隊(duì)合圍控制算法的可行性。文獻(xiàn)[31]研究了有向圖下的多無人機(jī)編隊(duì)合圍控制問題，通過狀態(tài)空間分解，將編隊(duì)合圍問題轉(zhuǎn)換成了穩(wěn)定性問題，給出了實(shí)現(xiàn)編隊(duì)合圍的充要條件。最后，通過多架四旋翼無人機(jī)進(jìn)行了實(shí)物驗(yàn)證，證明了該算法取得了良好的實(shí)驗(yàn)效果。

3.3 跟蹤控制

在跟蹤控制研究方面，文獻(xiàn)[32]研究了輸入約束下的多無人機(jī)跟蹤控制問題，通過自適應(yīng)狀態(tài)觀測(cè)器估計(jì)了未知目標(biāo)速度信息，提出了基于滑膜思想的控制方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)軌跡的跟蹤。文獻(xiàn)[33]針對(duì)非合作目標(biāo)的多無人機(jī)跟蹤控制問題進(jìn)行了研究，根據(jù)多無人機(jī)與目標(biāo)之間的相對(duì)幾何關(guān)系設(shè)計(jì)了跟蹤控制器，分析了多無人機(jī)實(shí)現(xiàn)跟蹤控制的可行性條件。文獻(xiàn)[34]對(duì)通信時(shí)延約束下的編隊(duì)跟蹤控制問題進(jìn)行了研究，提出了基于一致性的分布式編隊(duì)跟蹤控制方法，探討了在通信延遲約束下實(shí)現(xiàn)編隊(duì)跟蹤的可行性條件。文獻(xiàn)[35]對(duì)切換拓?fù)浼s束下的多無人機(jī)編隊(duì)跟蹤控制問題進(jìn)行了研究，基于無人機(jī)與目標(biāo)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)信息設(shè)計(jì)了編隊(duì)跟蹤控制器，在切換拓?fù)浼s束下，通過多架四旋翼無人機(jī)驗(yàn)證了編隊(duì)跟蹤控制算法的可行性。

4 總結(jié)與展望

本文總結(jié)了多無人機(jī)協(xié)同控制方法的分類與協(xié)同控制的體系結(jié)構(gòu)，給出了多無人機(jī)協(xié)同控制方法的研究現(xiàn)狀，介紹了其在編隊(duì)控制、合圍控制以及跟蹤控制方面取得的研究成果。目前，多無人機(jī)協(xié)同控制方法的研究還處于發(fā)展階段，未來主要研究發(fā)展方向有以下幾點(diǎn)：

(1)基于一致性的分布式協(xié)同控制方法

集中式協(xié)同控制方法存在過度依賴中心節(jié)點(diǎn)等問題，在實(shí)際對(duì)抗環(huán)境下的應(yīng)用存在限制。基于一致性的分布式協(xié)同控制方法不依賴于全局通信網(wǎng)絡(luò)，只需要通過局部無人機(jī)之間的信息交互就可以保證多無人機(jī)協(xié)作過程的一致，共同實(shí)現(xiàn)預(yù)期的任務(wù)目標(biāo)，是未來多無人協(xié)同控制技術(shù)研究的方向之一。

(2)有人/無人機(jī)混合協(xié)同控制方法

由于目前單架無人機(jī)的智能化水平十分有限，需要配合人類的決策能力才能提高整體的效率。因此，通過有人/無人機(jī)混合協(xié)同控制，使有人機(jī)進(jìn)行任務(wù)分配與決策，下達(dá)指令給無人機(jī)去執(zhí)行任務(wù)。該模式既提高了有人機(jī)的生存能力，同時(shí)也提高了整體的作戰(zhàn)效能, 是未來重要的應(yīng)用研究方向之一。

(3)復(fù)雜環(huán)境下的多無人機(jī)協(xié)同控制方法

在多無人機(jī)集群作戰(zhàn)過程中，由于戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜多變，無人機(jī)之間的通信拓?fù)鋾?huì)發(fā)生變化，信息傳輸?shù)倪^程中會(huì)伴有通信延遲與噪聲干擾，這些影響因素在多無人飛行器群系統(tǒng)中不可避免，對(duì)協(xié)同控制造成的影響不容忽視。因此，面向復(fù)雜環(huán)境下的協(xié)同控制方法研究也是未來的主要發(fā)展方向之一。

總之，在未來信息化、智能化的作戰(zhàn)背景下，多無人機(jī)集群作戰(zhàn)將成為重要的作戰(zhàn)手段，進(jìn)一步開展多無人機(jī)協(xié)同控制技術(shù)的研究工作具有重要意義。