图1 美国防部无人系统发展路线图封面 (2007—2017)
Fig.1 Cover of DARPA unmanned systems roadmap (2007—2017)
◆ 2007年，提出互操作性要求的五大需求，其中之一是跨域协同的互操作性。在不同模式的系统中：陆军未来战斗系统（Future Combat System，FCS）的地面车辆及空中无人机协同工作的计划能力是这个级别未来互操作性的一个例子。
◆ 2009年，明确提出了无人系统可以为跨域战提供灵活选择，这其中除了“有人–无人协同”以外的另一个重要方向就是无人系统间及其与有人系统间的跨域协同。这将为联合部队指挥官（Joint Force Commander，JFC）提供决定性能力。
◆ 2011年，互操作被列为美军面临的七大挑战之一，并将跨域系统的互操作性列为互操作性的首要需求。
◆ 2013年，美国防部发布的无人系统路线图和美国机器人技术发展路线图分别给出了多个跨域协同的应用想定，涉及军事封锁/侦察、近海管道威胁、国土关键基础设施保护和检查等案例，全面深入介绍了未来跨域协同技术可能带来的应用模式的变革性影响。
◆ 2017年及随后几年的规划中，利用无人系统和有人系统组成跨域体系成为全面趋势，强调所有无人系统的软硬件架构的统一，从而为体系化运用奠定技术基础。
2.2 国外无人系统跨域协同进展综述
国外为了推动跨域协同技术的进步和发展，开展了诸多工作，本节将从比赛竞技、探索研究和应用驱动三个角度对相关工作进行简单综述。
2.2.1 比赛竞技型项目
比赛竞技是促进无人系统技术发展的有效手段之一，近年来世界各国对无人系统竞技类比赛投入了极大的关注，跨域协同类比赛由于相对投入较大，因此尚不多见，但也已出现一些在常规项目中采用跨域协同技术参赛或者专门针对跨域协同而设置的比赛科目，这些竞赛无疑对跨域协同技术的发展起到了较好的推动作用（表1）。
表1 国外知名跨域协同相关竞技赛
Table 1 Well-known foreign cross-domain cooperative competitions
（1）欧盟：euRathlon 挑战赛
euRathlon 是欧盟FP7 支持下的一个竞赛，其目标是通过竞赛加速实现适应真实世界的智能机器人，该项赛事以类似福岛核事故灾难响应为主要背景开展。2015年，euRathlon 竞赛科目正式引入跨域协同概念，要求陆海空平台协同行动，收集环境数据、识别关键危险并承担任务，以确保核电站安全（图2）[5]。
图2 欧盟组织的euRathlon-2015 挑战赛比赛场地
Fig.2 euRathlon-2015 grand challenge competition site
（2）美国：地下挑战赛（Subterranean Challenge）
2019年起，美国国防部预先研究计划局（DARPA）发起最新的“地下挑战赛”，旨在促进机器人与无人系统技术在地下环境中的应用[6-7]。比赛要求参赛者研制出可帮助人类在未知且危险的地下环境实现定位导航、绘图以及搜寻的空地机器人系统。比赛分为隧道巡回赛、城市巡回赛、洞穴巡回赛和总决赛四个阶段，2019年8月的第一阶段比赛中，要求参赛队伍在60 min 内对隧道内环境建模并对40 个模拟生还者及制定物品定位，共有来自8 个国家的11 支团队参赛，最终卡耐基梅隆大学与俄勒冈州立大学联合组队，赢得比赛冠军；2020年2月，第二阶段比赛在城市地下机构中进行，来自11 个国家的17 个团队参赛，最终美国国家航空航天局（NASA）喷气式推进实验室、麻省理工学院加州理工学院和波士顿动力公司组成的CoSTAR 团队获得实体比赛冠军[8]，密歇根理工大学的BARCS 团队获得模拟比赛冠军；2020年11月，第三阶段比赛在虚拟洞穴环境中完成，参赛团队需以不超过5 m的精度定位找到隐藏在虚拟洞穴环境中的20 个虚拟物件以及模拟矿难幸存者人体模型，最终加州大学、红杉中学等组成的协同机器人团队夺冠。
2.2.2 探索研究型项目
自21 世纪初，国外对跨域协同技术的关注不断高涨，各部门所资助的与此相关的项目不胜枚举，本小节列出部分具有代表性的探索研究型项目，供读者参考（表2）。
表2 国外探索研究型跨域协同项目
Table 2 Foreign exploratory and research-type cross-domain collaborative projects
（1）美国：MARS2020 项目
早在21 世纪初，DARPA 资助了MARS2020项目。该项目由美国宾夕法尼亚大学、佐治亚理工大学、南加利福尼亚大学等机构联合开展，目的是探索跨域协作搜索技术。2004年12月1日在美军Fort Benning 基地开展了联合演示，演示中2 台固定翼无人机和8 台地面无人系统组成跨域协作系统，另有3 名监控人员负责演示过程监控和目标确认。演示分两个阶段进行：①无人机对整个区域进行搜索，发现疑似目标后，给地面站发送信息及粗略定位信息；②地面站接到疑似目标信息后，部署不同的地面无人系统进行精细搜索和定位。此类演示是迄今为止跨域协作最为常见的一种合作方式（图3）[11]。图3(a) 为固定翼无人机，携带视觉系统对地面目标进行观测；图3(b) 为地面无人系统，携带立体视觉传感器实现对地面目标的观测；图3(c) 为地面无人系统和无人机对地面目标观测的误差分析。
