《无人机蜂群的应用、挑战和研究课题》

无人机（UAV）蜂群因其多功能性和无需人工干预的运行能力，有可能在众多应用中大显身手。然而，在广泛实施无人机蜂群之前，这项前景广阔的技术仍需要进一步的调查、研究和测试。控制系统所需的人工干预程度决定了无人机蜂群的不同自主程度。要使蜂群变得更加独立自主，高效的任务和路径规划算法必不可少。此外，准确的通信对于蜂群能够协调并成功完成任务也至关重要。本文试图对无人机蜂群的架构、通信、应用和相关挑战进行综述。此外，本文还讨论了已用于或建议用于无人机蜂群的通信类型。最后，本文回顾了无人机蜂群的潜在应用，以及围绕这项技术仍然存在的研究问题。

无人机蜂群依赖于单个无人机之间的相互通信。通常情况下，无人机蜂群系统由地面控制站（GCS）、发射器、单个无人机单元组成，有时还包括有效载荷或货物。无人机通过称为无人机蜂群网络（USNET）的特定网络进行无线通信。无人机蜂群的独特之处在于它们拥有不同级别的自主性；最高级别的自主性是完全自主，即蜂群在没有人类干预的情况下运行。为了达到完全自主水平的通信，通常使用 ad-hoc 网络。这种网络使设备之间的通信不依赖于固定的基础设施。这样，无人机就可以在没有预先建立连接点的情况下相互通信和协调，从而提高了使用的灵活性。除了强大的通信系统外，还需要传感器来探测空中位置和与蜂群中其他无人机的距离，并探测障碍物。此外，根据不同的应用，无人机蜂群还可配备 GPS、热传感器、摄像头和光探测与测距传感器等传感器。

多架无人机共同完成一个共同目标的能力，为仅靠一架无人机无法完成的行动提供了可能性。无人机蜂群的好处包括降低成本、因减少人力而提高安全性以及提高效率。例如，在军事应用中，无人机蜂群有可能成为一种高效致命武器，可以从多个角度实施协同攻击。在军事攻击中使用无人机蜂群有可能减少伤亡人数，无需在战场上派驻人员。在民用方面，无人机蜂群在自然灾害应对、农业、快递服务、监视和安全以及基础设施监测（包括电力线、铁路和公路检查）等领域具有广阔的应用前景。例如，为无人机配备热成像技术可提高其在搜索和救援任务中的效率。让多架无人机同时执行搜索任务，可以同时覆盖更多地面，从而缩短救援时间。这可以通过一种算法来实现，该算法将搜索地点的某些区域分配给每架无人机，然后无人机将发现的任何情况与其他无人机进行通信，处理数据以与给定的搜索信息相匹配。

本文试图对无人机蜂群技术以及改进和发展该技术的实际应用方式进行综述。本文涉及无人机蜂群的架构类型、蜂群可使用的通信方式、无人机蜂群的潜在应用以及目前存在的相关研究问题。讨论的主要重点是无人机蜂群的通信和控制。