实现对无人集群多种行为有效合理的协同控制,是开发无人集群协同控制系统所面临的关键问题;“感知-建模-规划-运动”控制体系结构是实现无人集群协同控制的可行方案。能够准确地在复杂环境条件下实现对各类相关信息的有效收集,形成对特定信息的感知能力,继而进行建模和规划,是进行无人集群行为协同的首要条件。本文开展了面向典型任务的主动光谱智能感知软硬件一体化设计;针对一体化设计中的感知任务数据收集与处理功能模块,构建了智能高光谱数据可视化处理平台,提供了复杂环境下目标普查和特定目标详查两种主要功能,实现了对高光谱数据实时可视化处理;针对一体化设计中的角色管理和任务描述与管理模块,在基本模型、执行机制、协同机制、组织机制、通信机制等方面对无人群体行为协同框架进行了优化设计,并设计案例实验,对开发框架在性能和实用性方面的指标进行了评估。主要工作有:1.开展了面向典型任务的主动光谱智能感知软硬件一体化设计,融合了高光谱数据的丰富信息优势、可见光图像的精细分辨优势和红外图像的温度成像优势,在感知系统中实现了基于角色管理的多种传感数据融合和智能目标识别;结合深度学习算法对感知数据进行处理与分类,通过对目标空域和光谱特征的同时处理,实现目标检测、目标识别、异常示警等不同功能模块,具备智能揭露伪装、快速发现高价值目标的能力,强化无人系统对环境的整体感知。(第三章)2.针对主动光谱智能感知软硬件一体化设计中的感知任务数据收集与处理功能模块,构建了智能高光谱数据可视化处理平台,在数据融合算法的实现上提高系统的实时性,实现了高光谱数据立方体预处理,对混合像元具备高精度解混的能力。研制了由多尺度卷积层、特征立方体、全卷积层、梯度衰减控制、过拟合拟制构成的高光谱深度张量卷积神经网络模型,通过模型训练,实现对预处理后高光谱数据立方体的数据挖掘,并优化模型参数,能够调用光谱特征数据快速实现目标普查、目标详查等功能。(第四章)3.针对主动光谱智能感知软硬件一体化设计中的角色管理和任务描述与管理模块,开发了面向典型任务的无人群体行为协同框架,既支持单机器人自主行为协同又支持多机器人合作任务协同。基于包容模型中的分层控制理论,对模块内的无人群体行为和模块间的通信机制进行了模板化描述与优化;结合动机行为理论,使用一些基于插件的高性能机制来优化框架的底层,借助框架提供的API方便地构建具有所有可用ROS资源的单机器人和多机器人应用程序,对无人集群基本控制元件、任务协同元件和消息流控制元件进行了封装,并在在仿真和实际环境中开展了协同开发框架对单机器人和多机器人自主行为及任务协同机制的支持测试及优化。(第五章)