摘 要: 随着无人系统技术的不断发展，多无人系统之间的跨域协同凭借其诸多优势成为当前无人系统领域研究和应用的热点。首先，阐述了无人系统跨域协同的概念形成与发展历程，并对未来发展趋势进行了展望；其次，系统梳理了国外多无人系统跨域协同技术的研究情况，分别从比赛竞技、项目研发和应用三个角度对美国、欧盟等无人系统跨域协同技术开展分析综述；然后，介绍了无人系统跨域协同的核心问题和技术体系；最后，通过对典型应用案例分析表明跨域协同对实际应用效能有明显提升作用，相关研究为我国未来无人系统跨域协同相关发展提供参考。

 1  引 言

装备、系统的跨领域应用并不是全新的概念，而是自古存在的现象，其发展大致可分为早期萌芽、应用驱动、理念成熟和无人时代四个阶段。

早期萌芽：在人类文明数千年的发展历史中，几乎同时具备了对地面平台和装备的驾驭记录，并广泛用于人类的日常生活、生产和军事等各个方面。19 世纪初，人类发明了现代飞行器后，终于实现了驾驭空中平台和装备翱翔天空的理想。与此同时，跨域协同的概念就开始萌芽：第一次世界大战中，飞行器广泛用于侦察、通信、炮校等辅助性任务，为地面部队提供支援和保障，成为空地跨域协同的较早案例。再往前追溯，人类利用孔明灯、热气球等来为地面人员传输信息和物资等活动也同样表明了人类“将可利用空间从地面二维扩展到空间三维以提供更多便利和启发更多能力”的朴素思想，这虽然谈不上严格意义上的跨域协同，但不可否认地成为现代跨域协同思想的萌芽和雏形。

应用驱动：随着现代化装备技术的高速发展，跨域应用的案例屡见不鲜，典型代表就是马航搜索事件。在马航MH370 航班搜索事件中，世界各国大量利用太空、空中、水面、水下等装备开展搜索工作，这场历时数年的大搜索创造了多项纪录，其中之一就是利用破纪录数量的跨域平台开展工作。据不完全统计，在灾难后的 9天内（即截至到2014年3月17日），已经有来自26 个国家和地区的40 艘舰船、超过58 架飞机参与搜索，覆盖范围超过78 万km2[1]。这一创历史纪录的搜索活动虽以失败告终，但其无疑在人类历史上留下了联合使用陆海空天跨域装备的浓重一笔。

理念成熟：严格来讲，马航搜索并不能称为严格意义上的跨域协作，因为各个国家的各型装备之间的协同方式并不紧密，甚至因各救援力量无法通过互联协作统一行动而难称为协同。但在同一时期，军事领域中的跨域协同概念已经清晰并日趋成熟：2012年1月17日，美军正式颁布《联合作战介入概念》，其中就明确提出了跨域协同的作战思想[2]。随后，美军颁布的《美国陆军和海军陆战队的跨军种概念：实现并维持进入》《联合作战顶层概念：2020年联合部队》《海空一体战：军种协作应对反进入和区域拒止挑战》等一系列文件，对跨域协同作战思想进行了扩充[3]，明确了跨域协同的基本内涵：在不同领域互补性地而不是简单叠加性运用多种能力，使各领域之间互补增效，从而在多领域建立优势，获得完成任务所需要的行动自由。

无人时代：近年来，无人系统技术的快速壮大为跨域协同发展带来了更多活力。这是因为相对于有人装备，无人系统具有两方面无可比拟的优势：一是无人系统多样化发展的特征明显，极大地丰富了协同模式并为功能提升带来了更多可能性；二是无人系统的低成本优势明显，为跨域协同应用从军事走向民用奠定了坚实基础。自此，跨域协同思想具备了蓬勃发展的基本土壤，在过去的十多年间得到快速发展。

综上所述，本文的无人系统跨域协同是指陆、海、空、天等可在不同空间域内运行的、具有显著功能差异性的多台套无人系统组成有机整体，其相互间可通过信息共享与融合、行为交互与协调、任务协同与合作实现功能互补、能效倍增，从而提升面对复杂环境和使命的应对能力。跨域协同与传统的多机协同和当前的集群协同等概念也存在明显的差异，是无人系统应用和技术发展的新趋势。应用层面，海、陆、空、天无人系统之间的跨域互联与协同合作有利于充分发挥异构平台的功能冗余性和能力互补性，实现各要素单元的一体化运用，从而达到效果互用、效能增强的综合目的，同时跨域协同也有利于推动无人系统应用新模态的涌现，从而进一步推动无人系统在各领域发挥全新作用；技术层面，协同是无人系统自主性技术的高级阶段，万物互联是可改变世界的潜力技术，加之被寄予厚望的集群技术，共同构成了跨域协同的技术内涵，其与人工智能、信息技术等学科的交叉融合，有望显著推动无人系统整体技术的发展与提升。

 2  国外技术发展介绍

2.1 国外无人系统发展规划中的跨域协同

近年来，国内外针对无人系统跨域协同的重视程度日益增加，欧美的各种发展规划中对该方向给予了诸多关注。

早在2006年，欧盟提出了机器人技术路线图，在对面向安全与监控的机器人发展章节中明确提出了远期发展目标（到2020+）[4]：不同种类的机器人通过合作完成高度复杂的任务。这是较早在正式规划中提出要发展跨域协同记载。

美国方面，随着美军“跨域战”“多域战”“全域战”等概念的不断发展，其在无人系统技术路线图中也开始关注跨域协同技术与应用。自2007年美国防部发布《无人系统综合路线图》起（图1），其在持续不断地大力推进无人系统体系化和智能化，并强调海陆空无人系统自主协作技术。图1 中，封面从最早的陆海空割裂图片（2007）到共处同一画面（2009、2011）、再到协同案例（2013）、组网协同（2017），表征了美军对跨域协同在不同时期的理解和重视程度。