天津大学宗群教授团队：多无人飞行器智能自主决策与虚拟仿真验证

当前国际形势风云变幻，国际地缘政治危机加剧，我国国防安全面临的不稳定性、不确定性愈发突出，这也对我国的军事攻防能力提出了更高的要求，而分别作为未来空间战场及城市战场的“主导力量”，多卫星系统及多无人机系统将发挥关键性作用，塑造战场格局、实现战略目标并决定战争结果，开展其相关关键技术的研究已经成为当今航天领域的重点及热点。相较于单无人飞行器，多无人飞行器系统具有更强的任务多样性和灵活性，能够执行更多样化的任务，如侦察、监视、搜索与救援等。同时，其任务效率、覆盖范围及抗干扰能力等均更具优势。近年来，人工智能与类脑智能技术的发展，也为多无人飞行器系统赋予了更强大的智能自主决策能力和更高效的任务执行能力，而在未来空间及城市战场环境下，星群协同观测的智能任务决策、路径规划和自主协同控制，以及大规模无人机的静态/动态目标观测任务决策、类脑智能攻防对抗及无人机编队避碰控制等也成为克敌制胜不可或缺的关键技术和挑战，将在决定未来战场态势上发挥重要作用。

星群动态目标观测任务智能决策框架模型

在未来复杂的动态博弈环境下，如何借鉴人脑处理信息的机制，赋予多无人飞行器系统智能自主决策、规划、预测及控制能力，实现“全局态势感知、高度协同及适应性”的作战能力，是多无人飞行器研究领域亟待解决的核心问题。《》将人工智能、类脑智能、协同决策与控制相结合，以提高复杂对抗环境下飞行器的智能化与集群化水平为目的，开展相关关键技术研究，探索建立面向多无人飞行器系统智能决策与控制的理论框架，并搭建虚拟仿真验证平台，实现方案部署前的可靠性及有效性验证，为形成我国多无人飞行器系统智能自主决策的创新理论提供相应的技术支撑。

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多无人飞行器智能自主决策与虚拟仿真验证

宗 群 张秀云 刘 达 刘文静 张睿隆 著

北京 : 科学出版社, 2025. 6

ISBN 978-7-03-082068-6

本书的撰写特点如下。

一本书围绕未来城市及空间动态博弈的工程实际需求，以人工智能与类脑智能为主要手段，为包括无人机及卫星在内的多无人飞行器任务决策、规划与控制问题提供解决途径，提高飞行器的智能化与集群化水平，意在抛砖引玉，为读者提供有益借鉴。二本书涉及星群协同观测的智能任务决策、路径规划和自主协同控制，以及大规模无人机的静态/动态目标观测任务决策、类脑智能攻防对抗及无人机编队避碰控制等多种典型协同决策控制问题，研究内容涵盖当前多无人飞行器领域的重点及热点，提出的决策与控制策略具有一定的理论意义和工程应用价值。三本书研制并开发面向空间及城市对抗推演的分布式虚拟仿真验证平台，实现典型作战场景下多无人飞行器智能决策控制的算法验证及三维视景演示，为未来算法方案的部署提供可靠保障，具有一定的预见性及实用性价值。

围捕任务的多无人机在线决策环节

多无人机对抗仿真环境

全书共9 章。

第1 章在介绍多无人机与多卫星系统基本概念的基础上，列举世界各国的多无人机与多卫星项目研究进展，并全面总结国内外多无人飞行器系统任务决策、规划等相关的研究进展，给出本书的撰写特点和内容安排。第2 章分别考虑空间静态目标及动态威胁目标持续观测需求，重点展开静态及动态任务场景下的星群智能任务决策的研究。第3 章考虑星群避碰、燃料消耗等多约束条件，研究基于混合专家经验回放与多智能体软演员-评论家(MASAC)的星群路径规划算法。第4 章考虑星群路径快速安全跟踪控制需求，重点展开基于安全自适应动态规划的星群智能自主协同控制算法的研究。第5 章考虑多无人机静态及动态任务决策问题，分别展开基于联盟博弈与请求-应答策略的任务分配算法研究，并实现多障碍环境下的多无人机路径规划。第6 章考虑城市围捕及对抗的典型任务场景，展开基于博弈建模—目标预测—迭代学习—在线决策的类脑智能自主决策策略研究。第7 章研究基于人工势能法和自适应动态规划的无人机协同控制算法，实现多无人机安全快速的编队控制。第8 章基于多无人飞行器智能决策算法的验证需求，搭建包括主控软件、视景软件及数据库等在内的多无人飞行器虚拟仿真交互平台。第9 章分别对星群静态/动态目标观测、编队控制及多无人机围捕、对抗场景下的决策算法展开有效性及可靠性验证。

本书得到国家重点研发计划“‘蜂群’系统智能组网与协同控制”(2018AAA0102401)及国家自然科学基金面上项目“面向空间攻防对抗的星群类脑智能任务决策与动态重构”(62373273)等的资助，并得到北京控制工程研究所的大力支持。此外，中国电子科技集团公司第十四研究所的刘毅，中航工业直升机设计研究所的张正康，中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所的于卉，天津津航计算技术研究所的张哲宇，中航信移动科技有限公司的李宏博，深圳中广核工程设计有限公司的任梦圆，天津大学的王伟伦、孙树凯、于海然等也参与了本书的撰写工作，在此一并表示感谢。

本文摘编自《多无人飞行器智能自主决策与虚拟仿真验证》（宗群等著. 北京 : 科学出版社, 2025. 6）一书“前言”，有删减修改，标题为编者所加。

ISBN 978-7-03-082068-6

责任编辑：张海娜 赵微微

本书在深入分析未来空间及城市作战需求的基础上，重点对包括多卫星系统及多无人机系统在内的多无人飞行器的智能自主决策问题进行研究。全书以当前国内外在该领域的最新研究成果为背景，提炼其中的关键科学问题，包括星群协同观测的智能任务决策、路径规划和自主协同控制，以及大规模无人机的静态/动态目标观测任务决策、类脑智能攻防对抗及无人机编队避碰控制等。在此基础上，本书将人工智能、类脑智能、协同决策与控制方法相结合，建立了面向多无人飞行器系统的智能自主决策理论框架。

本书适合自动化相关专业的本科生及研究生阅读，同时可供对多无人飞行器协同决策及控制感兴趣的高校师生、科研工作者和工程技术人员阅读参考。

（本文编辑：刘四旦）

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