体系的才干和要害技能老练度得以不断前进。且在技能推动和商场拉动的两层效果下，无人机体系正逐渐进入一种良性循环的迭代打开方式：一方面，无人机体系在各种传统的经典使命场景中表现得越来越娴熟和超卓，逐渐完结了“能飞到能用”的跨过;另一方面，无人机体系才干的前进拓宽了其运用范畴，在原有需求之外不断涌现出更多新的和潜在的运用场景，且来自新需求的牵引反过来促进了相关技能的打开。
在上述打开进程中，面向自主性/自主才干要求的自主操控体系作为无人机最为重要的子体系之一，其研讨和运用无疑是无人机体系不断老练和走向实践运用的重要推动力气，对其了解和知道也在不断深化与完善。彻底意义上的自主操控是无人机未来打开的必定方向和典型特征，其首要方针是支撑无人机完结自主飞翔和自主完结特定使命的才干。并且，近年来人工智能技能的打开与前进也为自主操控体系智能化的“认知”和“决议计划”才干完结供给了新的思路和动力。
一般来说，用于完结自主性或自主才干的操控进程都可以称为自主操控，自主操控本质上归于智能操控范畴，体系自主性的强弱取决于智能水平的凹凸。作为自主性完结的重要手法，智能操控学科在根底理论方面取得了长足的前进，其运用范畴不断拓宽。但时至今日，客观地说，智能操控依然不老练，这在很大程度上归因于关于“智能”的研讨本身，智能科学这一充溢应战性的范畴至今没有取得根本性打破，仍有许多的要害问题需求探究和研讨。
无人体系是智能操控技能最为重要的运用载体和研讨方向，跟着电子技能、核算机技能和操控技能的打开，以无人机为代表的无人体系自20世纪90年代起呈现了爆破式的打开。无人体系与生俱来固有的自主性需求，结合智能操控等先进操控技能打开，催生了自主操控相关概念的呈现。自那时起，关于无人体系自主操控的研讨在英美等发达国家开端逐渐得到注重，自主操控体系及相关技能也成为无人体系自主性完结最为重要的支撑。进入21世纪，国内也针对自主操控技能打开了继续的广泛深化评论和研讨，并在工程实践中打开了无人机渠道自主操控相关技能的飞翔演示验证作业。
关于无人机智能化与自主操控，国内行业界的多位院士对此都有重要的相关论说。吴宏鑫院士曾清晰指出：“自主运转是目的，而智能操控与其他各种操控办法是完结自主运转的手法。”樊邦奎院士也曾指出，关于先进无人机需求完结3个层面的智能化：“单机飞翔智能化、多机协同智能化和使命自主智能化”。包为民院士曾指出：“无人体系智能自主操控是无人体系渠道、人工智能和智能操控的深度交融，其操控理论和技能具有前沿性、根底性和归纳性，是支撑无人体系未来打开的中心范畴之一。”赵煦院士也清晰指出：“要进一步打破无人机自主操控技能，就有必要前进无人机体系的智能化水平。无人机自主操控的智能化首要表现在3个方面，即飞翔的智能、决议计划的智能和集群的智能。无人机飞翔的智能化是完结无人机决议计划智能和集群智能的根底，集群协同的智能化是完结无人机全自主这一终极方针的重要途径。”可见，无人机体系希望具有的是“依据自主的智能”，即智能化本质上是为了更好地完结面向使命的自主化，首要技能手法则是自主操控。
无人机自主操控可以了解为非结构化环境、非预设态势、非程序化使命等各种不确认条件下的“高度”主动操控，其最为首要的特性是：在无人干涉的情况下，面对不确认性，实时或近实时地处理杂乱的优化操控问题。换言之，无人机自主操控意味着在没有人工/外部干涉的条件下，无人机可以经过在线环境/态势的感知和信息处理，自主生成优化的操控与办理战略，躲避各种妨碍和要挟，完结各种特定使命，并具有快速且有用的动态使命习惯才干。无人机自主操控所面对的应战首要来自运转环境、使命及无人机体系本身的杂乱性、不确认性和动态性。
关于无人机自主操控体系，迄今没有有一个清晰的界说，并且自主操控体系的内在和知道也跟着运用场合、技能打开和时刻的推移有所不同。可是从功用分化与体系完结的视点动身，一般以为无人机自主操控体系一般由无人机使命办理体系、飞翔办理体系、操控履行体系和感知与通讯体系等子体系组成，依据信息施行无人机的决议计划、办理与操控功用，在动态和不确认环境下完结杂乱使命。不同无人机自主操控体系的功用装备和使命运用装备使得无人机具有不同的自主操控才干，来习惯不同的自主性要求，完结不同的使命。其首要功用是将体系的感知、规划、决议计划和举动等各模块有机地结合起来。它的效果包含：把各个子体系衔接成一个全体，包含各个部件的接口规范、通讯协议和数据流程;一起办理、调度各个子体系，操控它们功用的发挥，按全体作业模型进行和谐作业，使各子体系步骤一起地完结全体使命;供给面向不确认性的智能化处理机制，在授权规划内且无外界人工干涉的情况下，完结自主的决议计划、办理与操控。
关于无人机体系而言，因为面向不同用户的不同渠道、不同使命场景等对自主性的要求不同，所以其自主操控体系完结的需求也不尽相同。可是依然可以从微观的视点动身，研讨和剖析无人机自主操控体系的才干需求，然后为技能研讨供给重要的参阅和学习，辅导工程实践中无人机自主操控体系的开发与规划。
到现在，国内已有许多专家和学者针对无人机自主操控体系所应具有的才干打开了深化的研讨，并构成了若干较为完善的观念。北京航空航天大学王英勋研讨员以为自主无人机应具有4种根本的才干：安全才干、感知才干、决议计划才干和协同才干;国防科技大学朱华勇教授［15］以为未来无人机体系自主操控的技能需求首要表现在以下4个方面的才干完结：全面的环境感知与智能战场态势认知才干，杂乱条件下的自主导航、规划与操控才干，人机智能交融与学习习惯才干，以及多渠道散布式协同才干;航空工业沈阳所范彦铭研讨员依据无人机自主行为办法，以为体系有必要具有3种首要才干：独当一面信息获取才干、独当一面信息处理与决议计划才干、独立行为履行才干。北京航天主动操控研讨所马卫华研讨员、柳嘉润研讨员等以为航天智能操控体系的才干特征可归纳为5个方面：感知与了解才干、运动与操控才干、学习与习惯才干、规划与决议计划才干、交流与协同才干。针对智能操控体系，吴宏鑫院士则清晰指出其应具有以下若干方面的才干：感知和认知的才干、在线规划和学习的才干、推理决议计划的才干、多履行机构和谐操控的才干。
对上述各种观念进行归纳总结，不难发现，无人机自主操控体系的才干需求和无人机自主性的表现是高度一起的，可从以下若干视点动身进行扼要剖析。
首要，假使依据OODA循环完结，因为“机上无人”且“人在回路上”，所以关于无人机自主操控体系而言，则很自然地希望一切环节最好都能由无人机体系来自主完结，并构成操控闭环。这样一来，为完结自主的OODA循环，有必要具有相应的感知认知才干、点评判别才干、规划决议计划才干和操控履行才干等。
其次，考虑无人机在实践运用中，除了无人机本身外，其运用场景的首要元素一般还包含有自然环境、遂行使命、仇视力气、友方力气和操作/运用者等。无人机自主操控体系的完结有必要归纳考虑上述各方面元素的影响，尤其是有必要经过己方力气的交互、交融与协同完结面向飞翔和使命的有用资源办理、调度与操控。因而除了上述OODA循环完结所必备的才干外，无人机自主操控体系还应具有相应的人机交融才干、多机协同才干等。
此外，除自主操控功用完结应具有的根本才干外，还希望无人机自主操控体系具有必定的面向毛病的容错修正才干，以及更具智能化的学习进化才干。
综上所述，无人机自主操控体系的首要才干需求可以归纳为8项，别离是：感知认知才干、点评判别才干、规划决议计划才干、操控履行才干、人机交融才干、多机协同才干、毛病容错才干、学习进化才干。
感知是获取外界信息的手法，认知是经过所感知事物构成常识/知道。感知认知才干是无人机自主操控体系完结的根底。尤其在杂乱和不确认条件下，只要具有相应的感知认知才干，无人机才干获取满意且正确的飞翔/使命环境信息、本身运动和体系状况信息，以及操作指令和使命方针信息等，支撑自主操控体系所希望功用和功用的完结。
感知认知的方针是各种来历的相关信息，所以，相应地，感知认知才干可以了解为针对信息的获取、辨认/鉴别和依据信息的建模等相关才干。其间，感知才干偏重于前端信息的搜集和获取，一方面处理信息“有无”的问题，另一方面还要从各种信息中分辩和提取出有用的信息，处理“好坏”的问题;认知才干则愈加偏重于后端信息的处理和了解。感知才干可以为是认知才干的根底，与感知才干比较较，认知才干更杂乱也更笼统，一起含有必定程度的片面颜色，例如可以依据感知信息，树立关于环境/要挟/使命等具有必定偏好的认知模型等。
无人机自主操控体系的点评判别才干是感知认知才干的延伸，在依据感知认知获取相应的信息并树立认知模型后，需求对敌我态势/目的、环境/敌方要挟、自我健康等做出有用点评和判别。
从数据交融的视点动身，点评判别才干归于高层次数据交融的范畴。显着，点评判别才干的强弱直接影响自主操控体系的运转，误评和误判或许会带来灾难性的效果。典型的点评判别才干是态势点评才干和要挟估量才干。其间，态势点评是依据“敌方+我方+环境+使命”等多种信息，完结反映战场/竞赛/运转态势的多层视图交融;要挟估量需求归纳要挟主体、行为、才干、目的、态势、事情等多要素，做到“感知-了解-猜测”，归于更高层级的交融。
规划与决议计划才干也是自主操控体系智能化的重要表现。无人机要削减人的实时操控参加，增强自主操控才干，就有必要在不确认的情况下自己做出规划与决议计划，这一才干的强弱表现了“预先设定”和“见机行事”的巨大差异。
面向方针和使命的规划与决议计划才干，其完结依赖于人的经历、智能操控办法和软硬件的支撑，施行的首要依据来历于数据链传递的信息、根源数据库有关数据、感知认知获取的相关信息及点评判别的效果。在无人机自主操控体系中，典型的规划决议计划才干表现包含轨道规划、使命规划、战术机动决议计划等。
对无人机自主操控体系而言，操控履行要面向无人机机动飞翔，是依据规划与决议计划的效果改动本身方位和运动状况的才干。其一般与被控方针紧耦合，不只需求完结必定程度的快速性、敏捷性和机动性，并且对操控精度、安稳性、鲁棒性等特色也有相应的要求。
操控履行才干的好坏不只取决于操控模态和操控算法的规划，也依赖于有用的传感设备与履行机构。例如，关于未来的无人作战自主飞翔器而言，为了统筹机动性和隐身性等要求，或许会选用变体构型等先进规划，所带来的杂乱性、非线性和不确认性关于体系的操控履行才干是巨大的应战。
在无人机的实践运用中，离不开人的参加，且应一直遵循“以人为中心”的原则。所以虽然绝大多数时刻“人在回路上”，人机交融才干仍是自主操控体系所必不行少的。经过人机交融才干的完结，无人机和操作运用者之间、无人机和有人体系之间才干树立起交流与协作的桥梁。
人机交融才干可了解为智能体系技能与渠道操控技能的有机结合，其完结触及人机接口、人机分工、人机协平等相关技能范畴。美国空军也在《自主地平线》等重要陈述中清晰指出人机共生/共融是自主体系的未来重要打开方向。
面向日益杂乱的使命和运用环境，无人机体系的运用方式现已逐渐由单渠道打开为更灵敏的多渠道（有人/无人、无人/无人）协同操作办法，因而，自主操控体系也有必要依据实践使命需求树立相应的多机协同才干。
具有多机协同才干的无人机体系，可以完结单一无人渠道所不能完结的一些杂乱使命，例如协同感知、协同进犯、协同搅扰等。要完结这一才干，有必要处理杂乱性、散布性、异构性等问题，这对与之相关的通讯、信息处理、办理和调度提出了一系列的应战。
容错才干即主动/自主处理毛病的才干，无人机自主操控体系应针对突发的体系毛病、战损等，具有必定程度的容错乃至修正才干，然后能自主处理飞翔中的毛病，为使命的履行供给有用的确保。
要想具有毛病容错才干，在无人机自主操控体系中有必要树立毛病/过错的实时检测、阻隔、康复和猜测等相应功用，首要经过主动容错和被迫容错相关技能完结。例如，常见的容错手法包含毛病检测/确诊/阻隔、体系冗余/备份、自修正/重构操控、体系降级处理等。
学习进化才干是自主操控体系高度智能化的重要表现之一，是指可经过自主的学习、修正和不断进化，前进体系相关功用的才干。其间，学习是指对已有经历和信息进行处理、加工和提炼，构本钱身所把握的常识;进化则是指本身常识的不断迭代优化和前进。
跟着人工智能和机器学习技能的前进，无人机自主操控体系有望逐渐具有必定程度的学习和进化才干，尤其是面向某些特定的使命场景，如自主空战决议计划等范畴，数年前美国的ALPHA自主空战模仿体系就已展现出十分强壮的相关才干。学习和进化才干的工程化完结为期不远，十分值得等待。
需求着重的是，无人机自主操控体系的上述8项才干需求并不是互相独立的，而是彼此浸透、彼此效果和彼此促进的联络，应该在体系的研讨、规划和完结进程中予以一起考虑。所提及的前4项才干顺次递进，前者是后者的根底，后者是前者的目的;在前4项才干的根底上，才干完结面向使命的人机交融才干和多机协同才干;毛病容错才干和学习进化才干的具有则可以更进一步前进前6项才干。只要上述多方面才干的和谐打开，才干到达并促进自主操控体系的完结和前进。
无人机的自主操控体系是一个大型、杂乱且面向不确认性的体系，它由多个子体系组成，各子体系之间既有联络也彼此独立，因而尽或许模块化规划并独立操控，避免一个子体系的毛病影响其他子体系，可是它又是一个全体，应坚持各子体系之间的一起办理与操作，其规划的好坏直接联络到体系全体功用的发挥和智能水平的凹凸。
自主操控体系的首要功用是完结无人机的飞翔操控与办理，它是无人机机载体系中的飞翔和安全要害体系。参阅有人驾驭第四代战斗机的归纳飞翔器办理体系相关概念和界说，一般可以为无人机自主操控体系在物理结构上由使命办理体系（Mission Management System，MMS）和飞翔器办理体系（Vehicle Managenent System，VMS）两大首要部分组成。望文生义，MMS首要面向使命的履行办理，而VMS首要面向飞翔功用的完结和确保。
为便于了解，可将MMS和VMS对应到智能操控体系的功用分层递阶结构中，其间，MMS处于顶层，VMS坐落底层。在功用区分上，VMS首要承当和谐层和履行层的相关功用，而 MMS首要完结安排和决议计划层的效果。因而，依据上述组成和结构，无人机自主操控体系一般需求完结以下首要功用。
使命办理的完结是依据使命方针，依托机载MMS到达可变自主权限的使命决议计划和办理，首要包含以下功用模块：可变自主权限的判别（由使命操控站授权）;使命排序、分配;本机使命规划和实时重规划;使命解说;使命流程和使命履行办理;体系监督和反常处理;使命载荷办理与操控;敌我辨认与方针定位;机站通讯等。
飞翔办理功用归归于智能操控体系分层结构中的和谐层，首要效果是办理和扶引无人机以最优的办法主动化地完结飞翔计划，一起也可直接承受指令扶引。飞翔办理的首要功用包含：导航解算（包含归纳导航、相对导航）;飞翔阶段办理;飞翔功用办理;航线办理（含航迹规划与重规划）;机动轨道生成;制导（含四维制导、加油制导、编队制导、舰载起降制导等）;编队协平等。
操控与履行首要是指传统意义上的飞翔操控与归纳操控功用，依据飞翔办理生成和航迹指令对无人机和动力进行和谐操控，完结无人机渠道的速度操控和姿势操控，然后确保完结高精度的航迹盯梢，到达使命所需的渠道飞翔状况。其首要功用包含：操控模态挑选;广义操作面操控（含气动、矢量、进气道、滑行纠偏设备等）;发动机全权限数字操控;归纳飞/火/推操控;鸿沟保护和极限状况按捺;自修正重构操控等。
渠道设备办理首要完结无人机上与使命办理、飞翔办理和飞翔操控直接相关的传感器及使命设备（如导航、大气数据、雷达、链路等）的作业状况毛病监控、操控与办理等作业。其首要功用包含：运动学/动力学传感器办理;伺服体系办理;通讯链路办理;能源办理（含辅佐动力、燃油、电气、液压等）;起落架/刹车体系办理等。
健康办理首要用来监控、猜测机载传感器、履行机构、发动机和机体等，完结其健康状况和毛病的确诊、缓解、修正和查验，并将效果进行记载和发送陈述，其首要功用包含：BIT;余度办理;毛病检测、确诊、阻隔和猜测;数据记载与发送等。
与有人驾驭飞机飞翔操控体系比较，先进无人机的自主操控体系无疑要杂乱得多。从其时技能水平和打开现状来看，无人机操控体系的“主动化”现已处理了飞翔主动操控的问题，可是还远未处理智能自主操控的问题。关于其要害技能，国内外相关研讨和总述不少，可要点参阅美国国防部在2012年发布的经典文件《The Role of Autonomy in DoD Systems》，其总结了无人体系自主性相关的六大中心技能，别离是感知、规划、学习、人机交互、自然语言了解和多智能体协同，并依据认知层次视图给出了技能现状和应战，至今对自主操控要害技能的剖析和提炼仍具有很强的辅导意义。
依据已有研讨和实践不难发现，自主操控没有处理的中心问题绝大多数会集于决议计划层、安排层和和谐层。因而，面向实践飞翔和使命场景，结合才干需求，自主操控体系的要害技能可以归纳如下。需求阐明的是，以下所述各要害技能并不是彼此独立的，它们之间存在亲近的联络，乃至在部分有所穿插和交融，在研讨、运用和实践中应全体予以考虑。
无人机自主操控体系体系架构的首要使命是把各个子体系衔接成一个全体，一起办理调度各个子体系，使各子体系步骤一起地完结全体使命，其规划的好坏直接联络到无人机体系全体功用的发挥和智能水平的凹凸。
自主操控技能的效果方针和运用场景较以往主动操控体系更为杂乱和动态，从效能的视点动身，未来无人机的作业办法将包含单机举动和多机协同的方式。在规划体系架构时应对许多要素进行归纳考虑，其间包含将整个机群的使命分化为每架无人机的详细方针、在线使命计划、在线优化编队的使命航线、轨道的规划和盯梢、编队中不同无人机间彼此的和谐、在统筹环境不确认性及本身毛病和损害的情况下完结重构操控和毛病办理等。因而需求规划合理的体系架构，妥善处理软、硬件功用区分和体系内各要素的和谐问题，确保杂乱体系的灵敏、敞开、可装备。
针对这样的要求，其时广泛承受的处理计划是选用分层递阶式的规划方式，将体系分为使命、决议计划、履行等多个功用层次完结，以便确保使命和决议计划等高层功用的规划与底层操控履行等束缚解耦。在确保层间输入输出联络固定的根底上，每层功用规划可以选用灵敏的方式。无人机自主操控体系体系架构规划中，可以挑选会集式或散布式的通讯/决议计划逻辑，并运用通用总线来衔接各个子体系。
正确牢靠、及时有用的信息是自主操控体系进行规划、决议计划、办理和操控的条件。多源不确认信息的收集、处理与交融技能不只直接支撑无人机感知才干的完结，也是其他各种才干完结的根底，在信息杂乱、高度对立、使命多变的运用环境中发挥着不行或缺的重要效果。
一般情况下，多源信息收集、处理与交融进程可简略描绘为首要经过多种来历的传感器或信息交互途径取得相关信息，然后依据某种原则对获取的信息进行组合与处理，完结对所获数据信息的结构化表明，然后取得渠道本身、环境、方针、态势、要挟等相关的可用信息。所以对无人机自主操控体系完结而言，前端的多源信息收集、处理与交融技能严格来说是一个技能范畴，规划较广，首要触及以下相关子技能：先进传感器完结技能（如时刻/位移、导航/定位、勘探/检测等传感器）;传感器信号处理技能（校对、补偿、降噪、时空同步等）;自主导航、定位与授时技能（含相对导航）;非结构化不知道环境感知与建模技能;方针检测、辨认、盯梢技能;敌/我行为了解和目的辨认技能;信息交互与同享技能;态势点评/要挟估量技能等。
多源信息收集、处理与交融技能所面对的应战首要来自信息的不确认性，即在杂乱、对立条件下获取的信息或许对错结构的、不完好的、含有噪声的、非同步的、不行预见的，乃至是诈骗的。此外，所获取信息的数据方式往往也呈现出高维、海量、动态等特征，对无人机机载条件下收集、处理与交融技能的实时性也提出了很高的要求。
自主操控的重要特征之一便是可在不确认条件下求解杂乱的规划与决议计划问题，无人机自主操控体系的在线实时规划与自主决议计划技能首要面向飞翔办理和使命办理相关功用的完结。
规划本质上是已有才干和方针价值之间的优化折中，无人机自主操控体系中的规划问题首要是指使命规划，一般包含使命优先级排序、多使命分配、航迹规划、使命载荷规划、通讯拓扑规划，以及针对体系确保和应急的预案规划等。一般情况下，规划可以分为离线的大局规划，以及在线实时的重规划。现在研讨比较多的是航迹规划技能和使命分配技能，均取得了一系列不错的效果，并逐渐走向工程运用。
决议计划实践上是一个在可行计划中的挑选进程，需求依据所获信息和已有常识，进行有用的推理、点评和猜测，然后得到终究的效果。无人机自主操控体系中的决议计划首要指自主行为决议计划，如自主空战中的战术机动决议计划等。
在线实时规划和自主决议计划技能的应战一方面来自环境及使命的杂乱性和不确认性，另一方面来自于体系运用规划扩展所带来的杂乱性。例如，在面向无人机协同或集群操控的散布式决议计划中，每个智能体在进行决议计划时，不只需求考虑环境和智能体本身的模型，并且需求考虑其他智能体或许采纳的战略，然后使问题具有高度杂乱的战略空间，并且跟着个别数量和规划问题规划的添加，其杂乱性呈指数添加，很快变得难以求解。
高精度/鲁棒/自习惯/容错操控与履行技能归于传统飞翔操控范畴的范畴，首要运用于分层递阶结构的履行层。其间，高精度的指令盯梢操控技能是无人机完结飞翔和使命的必要确保，尤其是在一些特定的使命场景中，如着陆/着舰、空中加（受）油、编队飞翔、避障飞翔等，操控精度对使命的履即将起到决议性效果;鲁棒操控技能首要针对被控方针中存在的不确认性（如结构不确认性和参数不确认性等），用于确保体系的鲁棒安稳性和鲁棒功用;自习惯操控技能则可以面向操控方针的大规划动态改变，供给满意的飞翔质量，传统飞翔操控中多选用线性操控办法加上增益调参战略予以处理，未来的首要研讨和打开方向包含面向大包线飞翔的非线性自习惯操控技能、面向使命改变的使命自习惯操控技能，以及面向变体飞翔器的大可变构型自习惯操控技能;容错操控技能是体系容错才干完结的根底，容错要表现在毛病的自主确诊才干和体系在线运转进程中针对毛病的重构才干，因而容错操控技能的首要研讨内容包含毛病检测/确诊/阻隔、自修正重构操控等。
此外，高牢靠、高带宽、高功重比的操控履行机构也是无人机自主操控体系完结的要害，需求针对相应的伺服作动技能打开深化研讨，如电液伺服阀技能、直接驱动阀技能、液压密封技能、电静液伺服作动技能、机电伺服作动技能、作动器耐久性归纳点评与验证技能等。
协同是面向使命的高档智能活动，在使命杂乱/艰巨，且履行个别才干有限的情况下，可经过个别之间的协同与协作有用完结杂乱使命。面向使命的自主协同操控是无人机高档自主才干的表现。无人机的自主协同操控技能首要处理多无人机以及人和无人机之间的协作行为操控，完结有人-无人渠道协同使命以及多无人渠道间的协同使命。其面对的应战除了来自各种不确认性，一起还需求处理处理散布式协同决议计划、办理与操控的难题。现阶段，面向使命的自主协同操控相关研讨首要会集两个方向：有人-无人协同操控技能和编队协同操控技能。
在有人-无人协同操控技能方向上，首要问题首要是怎么完结人-机体系的才干匹配，需求经过可变权限的自主操控，使得操控的权限在飞翔员、辅佐体系、自主体系之间动态搬运。一起需求处理人-机协作行为操控的问题，首要包含：人为干涉/目的的数学建模与推理判别，协作行为操控器的根本结构规划及其多回路操控安稳性剖析等。
在编队协同操控技能研讨方向上，首要的研讨内容包含队形规划与坚持、队形动态调整与改换、编队飞翔操控、编队重构操控、编队防撞/避障等。例如，在编队飞翔操控中，常见的完结办法包含：Leader-Follower办法、依据行为的办法、虚拟结构法、一起性办法等。
无人机自主操控体系的打开途径根本上是以传统的制导、导航与操控（GNC）体系为根底，学习已有的技能根底和工程实践经历，针对无人机使命和环境的杂乱性、动态性和不确认性，并考虑相应的人机交互完结，在其各项功用上进行面向自主性要求的拓宽。在这一螺旋迭代、渐进打开进程中，无人机自主操控体系呈现出以下较为典型的技能特征和趋势。
无人机自主操控体系不只需求完结无人机渠道的自主飞翔，并且需求结合所履行的使命，面向各种不确认性，完结使命自习惯自主飞翔。更进一步，跟着参加飞翔和使命无人机数量的添加，还需求完结多无人机协同使命自习惯自主飞翔。显着，操控的要求已不再是单一的飞翔操控，方针也跟着飞翔和使命的不同变得多样且或许互相制约。因而无人机自主操控体系无疑是一个多结构、多规范、多方式混合的杂乱大体系，具有离散符号和接连动力学稠浊的典型特征，并且除操控外，还触及感知、信息交互、决议计划、办理等多方面内容。
早在30 多年前，关肇直和许国志两位先贤针对其时盛行的大体系热就清晰地指出：“体系规划大不是问题的本质，从理论上讲规划大的线性体系与规划较小的线性体系并无本质上的差异，问题在于非线性，而特别值得研讨的是上层由运筹学决议而基层由动力学确认的杂乱体系。”无人机自主操控体系作为一个典型的事情驱动与时刻驱动的混合动态体系，正归于上述杂乱体系的范畴。
无人机自主操控体系作为一种典型大规划杂乱智能化体系，功用要素多、逻辑联络多、层次结构杂乱，一起体系对周期、本钱、保护性、通用性、扩展性等都有较强的要求，所以其完结一般选用敞开式层次化的操控体系架构。自主操控体系的完结一般依照智能操控体系IPDI原则，树立体系的层次区分架构，且在各层次之间选用规范接口。这种敞开式的体系架构具有许多长处，不只便于不同体系部件之间的互连、互通和互操作，并且便于硬件和软件的移植和重用，也便于体系功用的增强和扩大。选用敞开式层次化体系架构，不只可以前进体系的冗余和重构才干，并且可以用最低的生命周期费用到达所要求的使命功用和确保性，并为体系功用的扩展和功用改善奠定根底。
此外，敞开式体系架构不只触及各种相关硬件，也触及软件。软件敞开体系、软件可重复运用、软件可变规划与硬件的敞开性相同重要，也是下降体系全寿数周期费用、缩短研制开发周期的重要措施。例如，近年因由美国海军航空体系司令部建议，广受重视的“未来机载才干环境”（FutureAirborne Capability Environment，FACE）规范，便是一种典型的敞开式软件架构战略，经过在已安装好硬件的军用航电渠道上树立软件通用操作环境，使 FACE 组件运用在不同渠道上可被重新部署，然后完结跨渠道的可移植性和重用性。
规范的模块化规划是体系完结结构简化和归纳化的根底，也是完结体系可重构的根底。关于自主操控体系，一方面依据敞开式体系架构，另一方面结合面向功用完结的规范模块化规划，实践上更多的是选用所谓“模块化敞开式体系架构（Modular Open System Approach，MOSA）”思维，可视为是归纳模块化航电（Integrated Modular Avionics，IMA）规划思维的扩展和延伸，其完结原则首要包含：树立MOSA使能环境、选用模块化规划、规划要害接口、运用敞开式规范和验证一起性。
敞开式体系中的规范化模块能有用地将各子体系集成到更大的体系中，使需求和运用相习惯，然后前进体系集成才干、缩短体系研制周期、节省体系保护本钱，确保体系可以与其他一切相关体系完结互操作。在无人机自主操控体系的规划完结中，依据MOSA思维，一起结合软件使能操控（Software Enabled Control，SEC）中的敞开式操控渠道（Open Control Platform，OCP）技能，选用规范化的物理/逻辑接口，将体系的各种功用进行模块化分化与积木式集成，在可扩展的框架下完结多个不同的可装备运用，然后更好地满意体系敞开性、可扩展、可装备、便于保护/晋级等要求。此外，结合低本钱可耗费的需求，近年来美军大力推动的“马赛克战”也相同是上述体系完结思维的延伸和打开。
与有人驾驭飞机比较，因为机上无人，无人机（尤其是现代先进无人机）的规划束缚相对更少，从飞翔包线、机动性、敏捷性等视点动身，无人机可发掘的潜力比有人驾驭飞机要大得多，这种潜力的有用开释很大程度上依赖于优异的操控算法和操控战略。此外，在有人驾驭飞机的飞翔操控律规划进程中，出于安全性、继承性等考虑，实践操作中往往趋于保存，使得多变量、非线性操控技能的工程化运用打开相对缓慢。
现代先进无人机作为一类典型的强非线性的多输入多输出体系，跟着使命和使命要求的不断打开，其杂乱程度和操控要求也在不断前进，用于完结无人机飞翔的操控算法规划也趋于杂乱，呈现出多模态、多束缚、多原则的典型特征。为了在整个飞翔包线内确保体系安稳，且具有杰出的动/静态质量，多变量、非线性操控技能有时机率先在无人机范畴得到运用。并且近年来，国内外经过各类小型无人机的相关实验验证与运用，要害技能的老练度得到了很大前进，并在逐渐走向工程化有用［47-52］。
多变量、非线性操控技能在无人机范畴的研讨和运用首要有两个方向，别离面向怎么运用和怎么点评的问题。前者更重视的是多变量、非线性操控技能怎么有用用于无人机操控方针，后者［53］偏重依据多变量、非线性的无人机飞翔质量点评体系树立与点评办法研讨。
因为体系本身及其运用的杂乱性，在无人机自主操控体系的完结进程中，越来越多地需求以操控为中心，一体化地考虑所触及的多方面相关范畴，完结体系才干和功用的归纳前进，详细表现在以下典型方向。
在归纳飞翔器办理、航电体系归纳化等技能打开趋势下，导航、制导与操控一体化是处理无人机体系面向功用、功用、牢靠性等多束缚优化问题的一种低本钱有用手法，已在细小飞翔器、战术导弹等小型无人飞翔器上得到了广泛运用。柴天佑院士［54］也曾清晰指出，导航制导一体化操控体系是运载工具主动化体系的重要打开方向。
导航、制导与操控一体化体系一般经过选用通用的敞开式体系架构及模块化核算机，然后完结核算处理才干同享，资源运用率高;一起可增强体系构件、软件的复用性，使体系易于晋级和保护，且下降体系本钱;此外，一体化的规划减小了体系的体积与质量，为使命设备腾出更多的有用载荷。
一方面，跟着主动操控技能的打开和随控布局规划思维的运用，飞翔器的规划理念已从被迫走向主动，更多地将气动、结构和操控进行归纳一体化考虑。例如在飞机结构规划中，不再以添加结构质量为价值来前进结构刚度，然后逃避气动弹性问题，而是可以经过在机翼上安置多个操控面，经过主动操控体系驱动其联合偏转，前进机翼操控气流的才干，然后主动调理结构气动弹性效应，然后减轻结构质量，优化飞机功用。
另一方面，先进布局无人机越来越多地选用各种立异的操控效应，包含各种多元、混合、异构的操控效果。例如，主动气流操控、射流矢量喷管、灵活资料变形操控、接连气动操控面等，这些立异操控效果与惯例气动操控面结合运用，可以满意未来新气动布局飞翔器的操控功用要求。这些新式操控效应的完结，相同需求对气动、结构、动力和操控进行一体化归纳考虑。
依据分层递阶操控的观念，飞翔操控体系的操控功用从底层不断向高层移动，从惯例操控拓宽为决议计划、办理与操控的一体化归纳，关于有人驾驭飞机首要表现为智能辅佐决议计划操控功用的完结，关于无人机则表现为具有处理不确认性才干的自主操控体系完结。
面向飞翔和使命中的不确认性，要求自主操控体系从一体化的视点体系地去规划和剖析其间的决议计划、办理与操控各环节，体系地考虑决议计划、办理与操控的体系架构、机制和完结途径。需求在满意决议计划、安排、和谐、履行的一起性功用要求根底上，针对信息、事情和数据层阶性的多规范、多分辩率特征，进行深化全面的考虑和研讨，以便打破大局性、体系性和多方针、多束缚的规划、优化、开发、归纳、实验、验证和点评等许多要害性问题
在网络化的信息环境下，面向使命的协同越来越重要，包含有人-无人的协同和无人智能体之间的协同。无人机自主操控体系的操控方针也从单一的飞翔器渠道方针拓宽为许多互联和互操作的异构物理与信息体系，因而体系表现出操控、核算与通讯一体化的显着特征。
散布式核算、通讯与传感环境下的飞翔器操控体系中，散布的核算单元依据散布的指令和传感信息核算操控规则，经过散布的履行器操控散布的方针，以到达体系的操控方针，这些散布的活动是借助于散布的通讯交互联络，以及一起的使命协同而构成一个完好的大体系。例如，在多无人机编队或许使命协同中，通讯拓扑的改变、通讯推迟的动摇，都会对操控体系的功用发生显着的影响，需求结合操控要求，体系地对散布式核算/传感/通讯等环节进行一体化考虑，然后获取高质量的体系操控功用和功用。
无人机体系的打开一日千里，相应自主操控体系的功用和功用也日益完善和强壮，所供给的自主才干水平不断前进，正在完结“主动”向“自主”的逐渐跨过。本文首要依据体系完结，针对无人机自主操控体系的根本才干需求、首要功用组成、中心要害技能、典型特征和未来打开等首要内容，对相关研讨和知道进行了扼要的整理和论说，以期在工程实践中厘清思路，有助于自主操控体系规划与完结相关作业的打开。限于篇幅和作者有限的知道水平，许多重要内容并未打开进行论说，尤其是一些要害技能理论研讨、技能细节和施行途径等，有待在后续研讨作业中有针对性地进一步整理与完善。
展望可预见的未来，从军事运用视点动身，以认知/决议计划为中心的体系化智能作战对无人机的运用及自主操控体系的打开提出了更高的要求。“自主体系”、“智能化”作为未来无人机的中心要素表现在美国国防部、美空军、美陆、北约的很多重要陈述文献中。尤其是在“后网络化”年代，认知优势和决议计划优势在作战中的位置越来越重要，使得美军近年来在包含无人机的作战运用中，着重“认知中心战”、“以决议计划为中心的马赛克战”等新理念。因而，无人机自主操控体系未来研讨与运用的要点应更多地会集于面向不确认性的智能化“认知”和“决议计划”两个首要方向上，需进一步面向无人机实践运转环境和承当的使命，打开有的放矢的工程化运用研讨。
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