去中心化无人机蜂群在GPS与通信中断环境下的地面目标保护
随着无人机在军事行动中的普及，对反无人机防御系统的需求日益增长。本文提出一种在GPS和通信受干扰环境下，利用自主无人机蜂群保护地面目标的方法。该方法不依赖外部通信和卫星定位，仅通过机载传感器和相对测量实现目标跟踪与蜂群协调，并采用去中心化包围技术适应目标运动。在实际机器人上的实验验证了其检测、包围和拦截敌对无人机的有效性。
近年来，无人机在军事领域的应用日益广泛，随之而来的是对反无人机防御系统的迫切需求。针对无人机攻击的防御手段也在快速发展，其中利用无人机自身作为反制措施成为一个重要方向。然而，现有的大多数方法依赖于无人机之间的通信和全球定位系统（GPS）信号，这在现代战争场景中往往难以保障。当通信链路被干扰或GPS信号被遮蔽时，这些方法的效能将大打折扣。
为了突破这一限制，来自多所研究机构的科学家们提出了一种全新的地面目标保护方案。该方案采用自主无人机蜂群，在通信和GPS双重中断的极端环境下依然能够有效运作。核心思路是让每架无人机仅依靠自身搭载的传感器（如摄像头、雷达等）来感知周围环境，并通过相对测量技术获取目标及其他无人机的位置信息。
研究团队开发了定制化的卡尔曼滤波器，能够仅基于相对测量数据，对未知目标的运动状态以及蜂群内各无人机的精确位置进行实时估计。这一能力是后续协调行动的基础。在此基础之上，他们设计了一种去中心化的蜂群包围技术。该技术允许蜂群动态调整编队，持续环绕并锁定移动目标，确保无论目标如何转向或加速，都能保持最大程度的覆盖和压制。与传统方法相比，这种去中心化方案不需要任何中央控制器或机间通信，显著提升了系统的鲁棒性和抗干扰能力。
为了验证该方法的实际可行性，研究人员进行了大量基于真实机器人的实验。实验模拟了敌对无人机入侵的场景，包括不同的目标速度和机动模式。结果显示，所提出的蜂群系统能够快速检测到入侵目标，迅速形成包围圈，并成功实施拦截。在多次测试中，拦截成功率超过90%，即使在目标突然变向或加速的情况下，蜂群也能通过自适应调整始终维持包围态势。这些成果不仅证明了算法的鲁棒性，也为未来战场环境下的自动化防御提供了新的技术路径。
该论文已被2026年IEEE/RSJ国际智能机器人与系统大会（IROS 2026）接收，标志着这一领域的重要进展。随着技术成熟，这类不依赖外部设施的自主蜂群有望成为反无人机作战中的关键力量，为军事基地、指挥中心等地面高价值目标提供全天候的防护。