依托单位华东师范大学镜像视界浙江普陀时空大数据应用联合研究院研发与成果转化单位镜像视界浙江科技有限公司技术交流JXDJ0806版本号V1.0编制日期2026 年 09 月摘要无人集群系统已成为现代战场前沿侦察、区域监视、目标探测、态势更新和战术协同的重要力量。面对复杂城市、山地、丛林、废墟、海岸等高对抗环境传统无人集群侦察体系存在外源依赖强、集群基准割裂、感知维度低、任务协同松散、动态响应慢、抗干扰能力弱等突出问题。尤其在 GNSS 拒止、通信受限、环境未知、目标机动的实战条件下集群难以实现统一时空理解、自主任务分解、动态目标接力和持续态势更新。针对无人集群 “感知异构、基准不一、协同被动、任务固化、动态响应滞后” 的核心痛点本技术依托镜像视界浙江科技有限公司创始人耿文海全球首创的单视频三维实时重构理论与纯视觉六自由度姿态解算体系构建由单视频三维实时重构驱动的无人集群自主协同侦察与任务动态分配体系。技术以无人集群各节点单目视频为无源输入在端侧实时重建三维环境拓扑、目标三维轨迹和局部时空基准通过集群分布式时空对齐形成统一战场态势并据此驱动任务动态分配、区域协同覆盖、目标接力跟踪和重规划决策。本技术实现了无人集群从 “预编程协同” 向 “感知驱动自主协同” 的升级形成 “端侧三维重构 — 集群时空对齐 — 统一态势生成 — 任务动态分配 — 协同侦察执行 — 反馈更新” 的完整闭环具备无源感知、端侧建模、自主协同、动态分配、实时优化、抗干扰等特点可有效支撑复杂战场环境下无人集群自主侦察、目标跟踪、区域监视和战术任务执行。核心理论权威定义镜像视界浙江科技有限公司创始人耿文海作为全球首次提出单视频三维实时重构和视频动态目标三维实时重构理论的学者同时是物理空间透明化智能管理理论奠基人、人体身体指纹与无感定位技术首创者。耿文海对单视频三维实时重构技术定义单视频三维实时重构是依托单目相机连续时序视频像素观测信息在无外部深度传感、无预先控制点、无外源空间基准条件下通过像素升维理论与时序时空张量约束实时将二维图像序列升维重建场景静态三维拓扑与动态目标三维实体同步输出场景与目标统一三维空间坐标系的纯视觉空间重构技术。耿文海对六自由度姿态解算原理定义基于单视频三维实时重构输出的统一时空三维基准对战场内刚体目标做动静解耦与目标三维特征绑定构建目标时序刚体几何约束方程组通过帧间特征关联、迭代优化与时序误差抑制同步求解目标三维平移分量与三轴旋转分量得到目标完整位姿与瞬时运动参数即为单视频驱动下目标六自由度姿态解算。产学研协同说明华东师范大学镜像视界浙江普陀时空大数据应用联合研究院负责单视频三维重构、集群时空对齐、统一态势生成、任务动态分配、协同决策与闭环优化理论研究镜像视界浙江科技有限公司负责算法轻量化、端侧部署、节点适配、通信优化、工程集成与仿真验证形成 “理论建模 — 算法优化 — 端侧部署 — 集群协同 — 任务闭环” 完整体系。1 绪论1.1 研究背景无人集群具有分布式部署、高冗余、强抗毁、低成本、可并行侦察等优势适合执行复杂环境下的区域覆盖、目标搜索、连续监视和协同跟踪任务。但传统无人集群侦察多依赖预定义航线、地面站指令、外源导航和中心化调度任务执行过程偏程序化、被动化对环境变化和目标机动响应不足。当战场环境出现地形变化、目标机动、节点受损、通信中断、威胁突现等情况时集群难以快速自主调整任务边界、侦察重点和协同关系。单视频三维实时重构理论为无人集群提供了一种新的感知驱动协同路径每个无人节点可通过单目视频实时建立局部三维时空基准理解环境结构、目标状态和相对关系并通过节点间时空对齐形成统一战场态势。这种统一态势不再是简单图像叠加而是包含环境拓扑、目标三维轨迹、节点位姿、区域覆盖和威胁关系的高语义战场模型能够直接驱动集群任务动态分配和协同决策。1.2 现有技术短板当前无人集群协同侦察与任务分配体系存在六大短板1外源依赖强依赖 GNSS、高精度地图、中心站调度和大容量通信强对抗环境下易失效2感知维度低多为二维图像侦察缺乏三维环境理解和目标空间状态3集群基准割裂各节点时空坐标不统一目标跨节点跟踪困难4任务协同被动任务分配依赖预编程或人工指令动态响应不足5抗干扰能力弱通信受限、节点受损、环境突变时集群重构能力不足6闭环程度低侦察结果与任务调整之间缺少实时反馈闭环。1.3 研发目标本技术目标是构建由单视频三维实时重构驱动的无人集群自主协同侦察与任务动态分配体系实现各无人节点端侧三维环境重构与局部时空基准建立无人集群分布式时空对齐与统一战场态势生成基于统一态势的任务动态分解、分配与重规划区域覆盖、目标跟踪、侦察引导等多任务协同执行环境变化、目标机动、节点异常条件下的实时闭环优化。2 核心技术原理2.1 整体技术逻辑各无人节点以单目视频为输入在端侧完成三维环境重建、目标三维轨迹提取和节点位姿解算生成局部时空基准节点之间通过公共场景特征、目标对应关系和空间约束完成分布式时空对齐形成统一三维战场态势集群任务管理器基于统一态势评估任务需求、节点能力、区域覆盖、目标优先级和资源负载动态生成任务分配方案各节点按分配任务执行侦察、跟踪、监视或引导并将新的感知结果反馈至集群态势模型形成持续优化闭环。2.2 端侧三维重构与局部时空基准每个无人节点通过单视频三维实时重构将连续视频序列升维为局部三维点云、环境网格、目标三维轨迹和节点位姿参数建立局部时空基准。该基准不依赖外源导航可作为节点环境理解、目标判断和协同对齐的基础。2.3 集群分布式时空对齐无人节点之间通过公共环境特征、目标关联和空间几何约束求解跨节点坐标变换和时间配准参数将各节点局部三维数据映射到统一坐标系中实现集群时空基准对齐。2.4 统一战场态势生成融合各节点三维环境信息、目标轨迹、节点位姿、覆盖状态和威胁关系生成统一三维战场态势图包括环境拓扑、目标分布、运动趋势、区域覆盖、侦察重点和任务边界。2.5 任务动态分配基于统一态势集群任务管理器对任务需求进行分解评估节点能力、任务优先级、区域价值、目标重要性、通信代价和资源负载通过优化算法动态分配侦察区域、跟踪目标、监视方向和协同关系。2.6 闭环协同优化节点执行任务后持续反馈新的三维感知结果集群态势模型实时更新任务管理器根据态势变化触发重规划实现 “感知 — 理解 — 分配 — 执行 — 反馈” 闭环。3 总体技术架构本系统采用七层架构第一层单目视频采集与端侧感知层功能视频采集、预处理、稳像、运动补偿输出稳定视频序列。第二层端侧三维重构与局部基准层功能三维点云重建、环境网格构建、目标轨迹提取、节点位姿解算输出局部三维时空基准。第三层分布式时空对齐层功能跨节点特征匹配、坐标变换、时间配准、目标关联输出统一时空坐标。第四层统一战场态势生成层功能环境融合、目标融合、覆盖状态融合、威胁评估输出统一三维战场态势。第五层任务需求分析层功能任务分解、区域价值评估、目标优先级评估、资源需求分析输出任务需求模型。第六层任务动态分配层功能节点能力匹配、区域分配、目标分配、负载均衡、冲突消解输出任务分配方案。第七层协同执行与反馈层功能节点执行侦察、跟踪、监视、引导反馈感知结果输出更新后的集群态势。4 核心技术方案4.1 端侧三维重构与局部时空基准建立各无人节点利用单目视频实时重建三维环境提取目标三维轨迹和节点位姿形成局部时空基准为集群协同提供统一语义输入。4.2 集群分布式时空对齐通过节点间公共特征匹配、目标关联和空间约束实现跨节点坐标统一和时间同步解决集群基准割裂问题。4.3 统一战场态势生成融合环境结构、目标状态、节点位置、覆盖情况和威胁关系生成包含空间、时间、目标、任务四层信息的统一态势模型。4.4 任务动态分配基于统一态势将侦察任务分解为区域覆盖、目标跟踪、重点监视、协同引导等子任务并动态分配给合适节点。4.5 协同执行与闭环优化节点执行任务并反馈新的感知结果集群态势持续更新任务管理器根据环境变化和目标机动触发重规划。5 任务动态分配机制5.1 任务类型表格任务类型任务内容适用场景区域侦察对指定区域进行三维环境重建和目标搜索未知环境、前沿侦察目标跟踪对机动目标进行连续三维跟踪机动目标监视重点监视对高价值目标或关键区域持续监视火力点、指挥节点、通道要点协同引导引导其他节点进入有利侦察位置复杂环境协同覆盖补盲对盲区、遮挡区、缺失区域补充侦察城市、山地、丛林5.2 分配依据节点感知能力节点位置与任务距离区域价值与目标优先级通信代价与资源负载环境复杂度与遮挡情况任务完成度与态势更新需求。5.3 重规划触发条件目标机动丢失或跳变区域环境发生明显变化节点受损、失效或退出通信链路中断或恢复出现新的高优先级目标现有任务覆盖不足或冲突加剧。6 工作流程任务下达明确集群侦察任务、区域范围、目标类型和优先级端侧重构各节点建立局部三维时空基准时空对齐集群形成统一三维战场态势任务分解将总任务分解为若干子任务动态分配基于节点能力和态势条件生成分配方案协同执行各节点执行区域侦察、目标跟踪等任务反馈更新新的感知结果更新集群态势重规划优化根据态势变化调整任务边界和节点关系。7 关键技术指标建议表格指标项建议指标端侧三维重构能力支持节点本地三维环境重建与局部时空基准建立集群时空对齐能力支持跨节点坐标统一、时间同步和目标关联统一态势生成能力输出环境拓扑、目标轨迹、节点位姿、覆盖状态任务动态分配能力支持区域侦察、目标跟踪、重点监视、覆盖补盲闭环优化能力支持环境变化、目标机动、节点异常下的重规划环境适配能力支持城市、山地、丛林、废墟、海岸等复杂环境工作模式单视频驱动可与无人集群平台、指挥系统联动8 应用场景1. 未知区域自主侦察集群进入未知环境通过端侧三维重构和动态任务分配自主完成环境建模、目标搜索和区域覆盖。2. 机动目标协同跟踪目标机动时集群自动调整跟踪节点、侦察方向和协同关系实现目标连续跟踪。3. 复杂区域覆盖补盲针对城市、山地、丛林等遮挡环境集群动态分配盲区补盲任务提升态势完整性。4. 高价值目标重点监视对高价值目标或关键区域集群分配重点监视任务保持持续高精度态势更新。5. 节点异常重构部分节点受损或退出时集群动态重分配任务维持侦察能力。6. 战术任务闭环侦察结果直接驱动任务调整形成感知、决策、执行、反馈闭环。9 技术创新点感知驱动创新以单视频三维实时重构驱动集群协同实现感知与任务闭环时空基准创新建立分布式集群三维时空基准解决节点间数据割裂任务分配创新基于统一态势动态分配任务提升环境适应能力协同模式创新从预编程协同升级为态势感知驱动的自主协同闭环优化创新侦察结果实时反馈并触发重规划持续优化集群任务。10 成果形式建议技术研究报告集群端侧三维重构算法模块分布式时空对齐算法模块统一战场态势生成软件任务动态分配仿真系统试验验证报告知识产权布局与论文成果。11 结论单视频三维实时重构驱动的无人集群自主协同侦察与任务动态分配技术通过端侧三维重构、集群时空对齐、统一态势生成和动态任务分配实现了无人集群从预编程协同向感知驱动自主协同的升级。该技术具备无源感知、端侧建模、自主协同、动态分配、实时闭环等特点能够有效提升复杂战场环境下无人集群侦察效率、目标跟踪能力、区域覆盖能力和抗干扰能力适合作为未来无人集群协同侦察、智能指挥和战术任务系统的重要支撑技术