智能无人集群――改变未来战争的颠覆性力量 pdf下载

作为“新域新质”和“无人智能”作战力量的重要组成部分，智能无人集群是改变未来战争的颠覆性力量之一。本书在介绍智能无人集群概念的基础上，首先对群体智能涌现的机理进行了归纳，对智能无人集群的应用和现状进行了阐述；然后从单体智能、群体智能和体系智能三个维度详细介绍了智能无人集群的关键技术；最后展望了智能无人集群的典型作战样式和未来发展，并对其面临的挑战进行了探讨。

赵彦杰，男，1985 年9 月生，2006 年本科毕业于清华大学“杨振宁班”，2012 年于美国普渡大学获得博士学位，随后任普渡大学电子与计算机工程学院博士后研究员。2014 年回国，就职于中国电子科技集团公司（中国电科）电子科学研究院，任智能系统研究所所长。现任中国电科智能科技研究院副院长、高级专家、研究员，兼任科技部新一代人工智能专家组专家、装备发展部陆军人工智能专业组专家、海军人工智能专业组专家、空军人工智能专业组副组长。

目 录
第 1 章 绪论 001
1．1 引言 002
1．2 战争形态演变 003
1．3 无人装备的发展催生智能化战争 005
1．4 智能无人集群将成为未来颠覆性作战力量 007
1．5 智能无人集群内涵和特征 009
1．5．1 无人集群的能力倍增 010
1．5．2 无人集群的功能分布 011
1．5．3 无人集群的自组网络 012
1．5．4 无人集群的鲁棒自愈 013
1．5．5 无人集群的成本优势 014
1．5．6 无人集群的群智涌现 015
1．6 本书体系结构介绍 016
参考文献 018
第 2 章 群体智能涌现的起源 021
2．1 引言 022
2．2 地球和生命的起源 022
2．3 动物集群现象 026
2．3．1 蜂群 027
2．3．2 鸟群 028
2．3．3 鱼群 030
2．3．4 蚁群 031
2．3．5 猴群 033
2．3．6 狼群 034
2．4 人类群居演进 035
2．4．1 原始社会 036
2．4．2 农业社会 037
2．4．3 工业社会 037
2．4．4 信息社会 039
2．4．5 智能社会 042
2．5 机器群体智能 045
2．5．1 集群化、云化发展 046
2．5．2 大数据和人工智能时代的到来 048
2．6 群智涌现的机理 049
2．7 本章小结 054
参考文献 055
第 3 章 国内外研究现状 059
3．1 引言 060
3．2 全球无人作战热点事件分析 061
3．2．1 无人装备的优势体现 061
3．2．2 传统无人装备的困境凸显 071
3．2．3 无人集群作战装备是未来之光 075
3．3 全球智能无人集群研究项目 081
3．3．1 智能无人集群项目 082
3．3．2 智能无人平台项目 118
3．4 全球部分国家和组织的人工智能与无人系统
发展规划 153
3．4．1 全球部分国家和组织的人工智能发展规划 153
3．4．2 全球部分国家和组织的无人系统发展规划 160
3．5 智能无人集群发展态势分析 173
3．6 本章小结 174
参考文献 175
第 4 章 单体智能 179
4．1 引言 180
4．2 单体智能感知技术 181
4．2．1 感知方法概述 182
4．2．2 信号处理 197
4．3 单体智能决策技术 200
4．3．1 Markov 决策过程理论 200
4．3．2 Bayes 推理理论 203
4．3．3 智能体自主避障 206
4．4 单体智能控制技术 211
4．4．1 常用控制方法 211
4．4．2 最优控制 220
4．4．3 智能体复杂敏捷运动控制 225
4．5 本章小结 228
参考文献 228
第 5 章 群体智能 235
5．1 引言 236
5．2 群体态势感知 237
5．2．1 协同态势感知 237
5．2．2 协同目标定位 240
5．2．3 协同目标识别 245
5．2．4 协同目标跟踪 250
5．3 群体智能决策 255
5．3．1 协同任务分配 255
5．3．2 协同航路规划 262
5．3．3 群体智能优化算法 270
5．4 群体自主控制 279
5．4．1 多智能体系统一致性控制 279
5．4．2 集群编队控制 286
5．4．3 集群蜂拥控制 295
5．5 群体自主组网 298
5．5．1 基本通信理论 298
5．5．2 集群自组网 302
5．5．3 通信抗干扰技术 316
5．5．4 通信安全 324
5．6 本章小结 331
参考文献 331

第 6 章 体系智能 351
6．1 引言 352
6．2 体系态势融合 353
6．2．1 异构多源数据融合架构 354
6．2．2 异构多源数据融合分类 355
6．2．3 异构多源数据融合技术 356
6．3 体系对抗博弈 357
6．3．1 博弈对抗建模 357
6．3．2 对抗策略生成 365
6．3．3 对抗策略优化 368
6．3．4 对抗策略评价 371
6．3．5 体系效能仿真评估 372
6．4 体系智能组网 378
6．4．1 网络架构 379
6．4．2 异构网络管理 382
6．4．3 跨域网关管理 383
6．4．4 网络安全 383
6．5 体系智能协同 384
6．5．1 人机交互 385
6．5．2 有人 - 无人自主协同作战 395
6．6 体系智能作战管理 401
6．6．1 数字战场构建 401
6．6．2 战场资源管理 404
6．6．3 集群网络管理 408
6．6．4 云 - 边 - 端协同计算 411
6．7 本章小结 414
参考文献 414
第 7 章 未来军事应用 427
7．1 引言 428
7．2 智能无人集群的未来作战样式 428

7．2．1 集群斩首战 431
7．2．2 集群闪击战 432
7．2．3 集群封锁战 433
7．2．4 集群支援战 434
7．2．5 集群威慑战 435
7．2．6 集群饱和战 435
7．2．7 集群伪装战 436
7．2．8 集群消耗战 437
7．2．9 集群电子战 438
7．3 智能无人集群的未来作战展望 440
7．4 本章小结 441
参考文献 441
第 8 章 挑战与展望 443
8．1 引言 444
8．2 发展挑战 444
8．3 发展趋势 446
8．4 对未来战争的影响 447
8．5 发展建议 450
8．6 本章小结 452
参考文献 452
第 9 章 结语：迎接集群 2．0 时代的到来 455

推荐序1

赵彦杰博士请我为他的新书作序，勾起了我对往事的回忆。大约 2015 年冬的一天，赵博士在食堂向我谈起他要开展的三架无人机飞行试验。我随口就说，
“三架不能成为一张网络，要搞就搞多一些。”当时我并没料到无人智能时代会来得如此迅猛，但直觉告诉我，这个方向需要布局，就支持赵博士牵头组建了智能无人集群（“蜂群”）创新团队。
回顾这几年团队的发展，成绩可圈可点。他们率先在国内进行了相关的作战研究、技术突破与试验验证，取得了一系列标志性进展：2016 年 11 月，实现 67
架固定翼无人机集群飞行，打破了由美国保持的 50 架机飞行纪录；2017 年 6 月
和 12 月，团队先后完成 119 架、200 架固定翼无人机集群飞行试验，打破并保持了飞行数量的世界纪录；2018 年，我们和用户一起策划举办首届空军“无人争锋”智能无人机集群系统挑战赛，引起业内极大轰动，成为开放创新、揭榜挂帅的生态化发展平台。
2018 年以后，因为工作原因，我对“蜂群”团队的直接支持变少了一些，
但对这个团队的期望却越来越大。特别是在 2020 年 1 月，苏莱曼尼遇刺事件的发生，我深刻感知到无人智能战争时代已经来临。我希望团队能够再接再厉，发扬“两弹一星精神”“预警机精神”，不懈怠专业、不辜负时代，跟“蜂群”一样，既加强个体的能力锻炼，也注重整体的协同创新，不断在技术创新、装备建设和能力生成上取得新的更大进步，为实现中华民族伟大复兴贡献自己的力量。
是为序，也算作对他们的期望和祝福。

吴曼青
中国工程院党组成员、副院长、院士

推荐序2

人类战争先后经历从陆权、海权、空权、天权到信息权的争夺与控制，在人工智能与无人系统等新兴技术的推动下，正加速走向“制智权”的时代。
智能无人集群作为新质作战力量，通过多源部署、动态组网、自主编队、分布突防， 可遂行复杂多样化的“协同侦干打”任务，具备大规模、低成本、可消耗、易重构的优势，给战争形态、作战样式、指挥方式、编制体制、作战保障、装备研制等方面带来了巨大变革。可以说，智能无人集群是改变未来战争的颠覆性力量。
美军的第三次“抵消战略”将以“蜂群”为代表的智能无人集群技术作为重要发展方向并大力推进。美空军相关规划纲领认为，小型无人机及其集群系统是 一种通过战术装备达成战略目的的作战力量。美空军战略威慑研究中心认为， 未来实现了大规模全自主的无人机“蜂群”是继“核生化”后的第四类大规模杀伤性武器。近年来，美军先后启动了“小精灵”“山鹑”“低成本无人机集群” “拒止环境中协同作战”等项目，意图通过智能无人集群装备的创新突破来维持和扩大军事优势。
开展智能无人集群领域的技术创新是适应未来战争形态、打赢未来战争、对抗强敌的重要举措。中国电科赵彦杰博士带领的“蜂群”团队长期致力于“蜂群” 系统的研发工作，取得了一系列标志性成果。该书正是作者及其团队成员多年研究的积累总结，是一本难得的系统性介绍智能无人集群最新进展的学术专著。该书全面介绍了智能无人集群的概念、起源、发展现状、理论技术、未来军事应用、挑战与展望等，内容兼具科普性介绍与专业性分析，阐述方式深入浅出，理论技术与实际应用密切联系，对智能无人集群领域的未来发展具有重要参考价值。
应作者的邀请，为他们的新著作此序言。我相信，该书的出版将对智能无人集群领域的研究带来积极的推动作用，更将对智能无人集群系统的实践应用产生深远的影响。


刘永坚 院士