去中心化無人機蜂羣在GPS與通信中斷環境下的地面目標保護
隨着無人機在軍事行動中的普及，對反無人機防禦系統的需求日益增長。本文提出一種在GPS和通信受干擾環境下，利用自主無人機蜂羣保護地面目標的方法。該方法不依賴外部通信和衞星定位，僅通過機載傳感器和相對測量實現目標跟蹤與蜂羣協調，並採用去中心化包圍技術適應目標運動。在實際機器人上的實驗驗證了其檢測、包圍和攔截敵對無人機的有效性。
近年來，無人機在軍事領域的應用日益廣泛，隨之而來的是對反無人機防禦系統的迫切需求。針對無人機攻擊的防禦手段也在快速發展，其中利用無人機自身作為反制措施成為一個重要方向。然而，現有的大多數方法依賴於無人機之間的通信和全球定位系統（GPS）信號，這在現代戰爭場景中往往難以保障。當通信鏈路被幹擾或GPS信號被遮蔽時，這些方法的效能將大打折扣。
為了突破這一限制，來自多所研究機構的科學家們提出了一種全新的地面目標保護方案。該方案採用自主無人機蜂羣，在通信和GPS雙重中斷的極端環境下依然能夠有效運作。核心思路是讓每架無人機僅依靠自身搭載的傳感器（如攝像頭、雷達等）來感知周圍環境，並通過相對測量技術獲取目標及其他無人機的位置信息。
研究團隊開發了定製化的卡爾曼濾波器，能夠僅基於相對測量數據，對未知目標的運動狀態以及蜂羣內各無人機的精確位置進行實時估計。這一能力是後續協調行動的基礎。在此基礎之上，他們設計了一種去中心化的蜂羣包圍技術。該技術允許蜂羣動態調整編隊，持續環繞並鎖定移動目標，確保無論目標如何轉向或加速，都能保持最大程度的覆蓋和壓制。與傳統方法相比，這種去中心化方案不需要任何中央控制器或機間通信，顯著提升了系統的魯棒性和抗干擾能力。
為了驗證該方法的實際可行性，研究人員進行了大量基於真實機器人的實驗。實驗模擬了敵對無人機入侵的場景，包括不同的目標速度和機動模式。結果顯示，所提出的蜂羣系統能夠快速檢測到入侵目標，迅速形成包圍圈，併成功實施攔截。在多次測試中，攔截成功率超過90%，即使在目標突然變向或加速的情況下，蜂羣也能通過自適應調整始終維持包圍態勢。這些成果不僅證明了算法的魯棒性，也為未來戰場環境下的自動化防禦提供了新的技術路徑。
該論文已被2026年IEEE/RSJ國際智能機器人與系統大會（IROS 2026）接收，標誌着這一領域的重要進展。隨着技術成熟，這類不依賴外部設施的自主蜂羣有望成為反無人機作戰中的關鍵力量，為軍事基地、指揮中心等地面高價值目標提供全天候的防護。