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摘 要: 隨著無人系統(tǒng)技術(shù)的不斷發(fā)展，多無人系統(tǒng)之間的跨域協(xié)同憑借其諸多優(yōu)勢成為當前無人系統(tǒng)領(lǐng)域研究和應用的熱點。首先，闡述了無人系統(tǒng)跨域協(xié)同的概念形成與發(fā)展歷程，并對未來發(fā)展趨勢進行了展望；其次，系統(tǒng)梳理了國外多無人系統(tǒng)跨域協(xié)同技術(shù)的研究情況，分別從比賽競技、項目研發(fā)和應用三個角度對美國、歐盟等無人系統(tǒng)跨域協(xié)同技術(shù)開展分析綜述；然后，介紹了無人系統(tǒng)跨域協(xié)同的核心問題和技術(shù)體系；最后，通過對典型應用案例分析表明跨域協(xié)同對實際應用效能有明顯提升作用，相關(guān)研究為我國未來無人系統(tǒng)跨域協(xié)同相關(guān)發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞: 無人系統(tǒng)；跨域協(xié)同；信息融合；優(yōu)化決策；協(xié)同控制；人機融合

 1 引 言 

裝備、系統(tǒng)的跨領(lǐng)域應用并不是全新的概念，而是自古存在的現(xiàn)象，其發(fā)展大致可分為早期萌芽、應用驅(qū)動、理念成熟和無人時代四個階段。

早期萌芽：在人類文明數(shù)千年的發(fā)展歷史中，幾乎同時具備了對地面平臺和裝備的駕馭記錄，并廣泛用于人類的日常生活、生產(chǎn)和軍事等各個方面。19 世紀初，人類發(fā)明了現(xiàn)代飛行器后，終于實現(xiàn)了駕馭空中平臺和裝備翱翔天空的理想。與此同時，跨域協(xié)同的概念就開始萌芽：第一次世界大戰(zhàn)中，飛行器廣泛用于偵察、通信、炮校等輔助性任務，為地面部隊提供支援和保障，成為空地跨域協(xié)同的較早案例。再往前追溯，人類利用孔明燈、熱氣球等來為地面人員傳輸信息和物資等活動也同樣表明了人類“將可利用空間從地面二維擴展到空間三維以提供更多便利和啟發(fā)更多能力”的樸素思想，這雖然談不上嚴格意義上的跨域協(xié)同，但不可否認地成為現(xiàn)代跨域協(xié)同思想的萌芽和雛形。

應用驅(qū)動：隨著現(xiàn)代化裝備技術(shù)的高速發(fā)展，跨域應用的案例屢見不鮮，典型代表就是馬航搜索事件。在馬航MH370 航班搜索事件中，世界各國大量利用太空、空中、水面、水下等裝備開展搜索工作，這場歷時數(shù)年的大搜索創(chuàng)造了多項紀錄，其中之一就是利用破紀錄數(shù)量的跨域平臺開展工作。據(jù)不完全統(tǒng)計，在災難后的 9天內(nèi)（即截至到2014年3月17日），已經(jīng)有來自26 個國家和地區(qū)的40 艘艦船、超過58 架飛機參與搜索，覆蓋范圍超過78 萬km2[1]。這一創(chuàng)歷史紀錄的搜索活動雖以失敗告終，但其無疑在人類歷史上留下了聯(lián)合使用陸海空天跨域裝備的濃重一筆。

理念成熟：嚴格來講，馬航搜索并不能稱為嚴格意義上的跨域協(xié)作，因為各個國家的各型裝備之間的協(xié)同方式并不緊密，甚至因各救援力量無法通過互聯(lián)協(xié)作統(tǒng)一行動而難稱為協(xié)同。但在同一時期，軍事領(lǐng)域中的跨域協(xié)同概念已經(jīng)清晰并日趨成熟：2012年1月17日，美軍正式頒布《聯(lián)合作戰(zhàn)介入概念》，其中就明確提出了跨域協(xié)同的作戰(zhàn)思想[2]。隨后，美軍頒布的《美國陸軍和海軍陸戰(zhàn)隊的跨軍種概念：實現(xiàn)并維持進入》《聯(lián)合作戰(zhàn)頂層概念：2020年聯(lián)合部隊》《?？找惑w戰(zhàn)：軍種協(xié)作應對反進入和區(qū)域拒止挑戰(zhàn)》等一系列文件，對跨域協(xié)同作戰(zhàn)思想進行了擴充[3]，明確了跨域協(xié)同的基本內(nèi)涵：在不同領(lǐng)域互補性地而不是簡單疊加性運用多種能力，使各領(lǐng)域之間互補增效，從而在多領(lǐng)域建立優(yōu)勢，獲得完成任務所需要的行動自由。

無人時代：近年來，無人系統(tǒng)技術(shù)的快速壯大為跨域協(xié)同發(fā)展帶來了更多活力。這是因為相對于有人裝備，無人系統(tǒng)具有兩方面無可比擬的優(yōu)勢：一是無人系統(tǒng)多樣化發(fā)展的特征明顯，極大地豐富了協(xié)同模式并為功能提升帶來了更多可能性；二是無人系統(tǒng)的低成本優(yōu)勢明顯，為跨域協(xié)同應用從軍事走向民用奠定了堅實基礎。自此，跨域協(xié)同思想具備了蓬勃發(fā)展的基本土壤，在過去的十多年間得到快速發(fā)展。

綜上所述，本文的無人系統(tǒng)跨域協(xié)同是指陸、海、空、天等可在不同空間域內(nèi)運行的、具有顯著功能差異性的多臺套無人系統(tǒng)組成有機整體，其相互間可通過信息共享與融合、行為交互與協(xié)調(diào)、任務協(xié)同與合作實現(xiàn)功能互補、能效倍增，從而提升面對復雜環(huán)境和使命的應對能力?？缬騾f(xié)同與傳統(tǒng)的多機協(xié)同和當前的集群協(xié)同等概念也存在明顯的差異，是無人系統(tǒng)應用和技術(shù)發(fā)展的新趨勢。應用層面，海、陸、空、天無人系統(tǒng)之間的跨域互聯(lián)與協(xié)同合作有利于充分發(fā)揮異構(gòu)平臺的功能冗余性和能力互補性，實現(xiàn)各要素單元的一體化運用，從而達到效果互用、效能增強的綜合目的，同時跨域協(xié)同也有利于推動無人系統(tǒng)應用新模態(tài)的涌現(xiàn)，從而進一步推動無人系統(tǒng)在各領(lǐng)域發(fā)揮全新作用；技術(shù)層面，協(xié)同是無人系統(tǒng)自主性技術(shù)的高級階段，萬物互聯(lián)是可改變世界的潛力技術(shù)，加之被寄予厚望的集群技術(shù)，共同構(gòu)成了跨域協(xié)同的技術(shù)內(nèi)涵，其與人工智能、信息技術(shù)等學科的交叉融合，有望顯著推動無人系統(tǒng)整體技術(shù)的發(fā)展與提升。

 2 國外技術(shù)發(fā)展介紹 

2.1 國外無人系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃中的跨域協(xié)同

近年來，國內(nèi)外針對無人系統(tǒng)跨域協(xié)同的重視程度日益增加，歐美的各種發(fā)展規(guī)劃中對該方向給予了諸多關(guān)注。

早在2006年，歐盟提出了機器人技術(shù)路線圖，在對面向安全與監(jiān)控的機器人發(fā)展章節(jié)中明確提出了遠期發(fā)展目標（到2020+）[4]：不同種類的機器人通過合作完成高度復雜的任務。這是較早在正式規(guī)劃中提出要發(fā)展跨域協(xié)同記載。