無人機編隊信息交互拓撲多目標優化

谷曉燕， 陳 亮， 鄧香平

(北京信息科技大學，北京 100000)

0 引言

無人機(Unmanned Aerial Vehicle，UAV)集群因其低成本和靈活可靠的運動方式，在軍用和民用領域得到了多方面的關注，如目標攻擊、應急救援、物流運輸、精準農業等[1-4]。然而，無人機集群在協同執行任務中存在著通信代價高、編隊續航能力不足等問題，影響無人機編隊的魯棒性。設計均衡多個目標的無人機編隊信息交互拓撲優化方法，對于提升無人機編隊通信代價滿意度、規避脆弱性，以及提高任務執行的保障度方面均具有重要意義。

無人機編隊信息交互拓撲中構成的通信鏈路存在著多種通信代價[5]。在通信鏈長方面，WANG等[6]考慮了無人機通信鏈路出現故障時的拓撲構建，但是通信代價僅考慮了距離；董文奇等[7]面向領航-跟隨者無人機編隊考慮了位置誤差對于拓撲和算法的影響；在網絡延遲方面，CHEN等[8]基于圖論探索拓撲的性質考慮了在多條通信鏈路遭到破壞時，快速搜索構建新拓撲的方案，但新生成的拓撲沒有考慮端到端的跳數，存在較高的延遲；LEBLANC等[9]引入離散時間分布式設計框架解決了由延遲和數據丟失引起的拓撲不穩定性問題；ATEYA等[10]考慮了通信信道上的流量負載和每個無人機節點上的負載，從編隊穩定性的視角引入了能量約束，但沒有與其他通信代價緊密聯系。國內外學者在研究通信鏈長、網絡延遲影響因素、能量均衡及其他不確定因素[11-12]方面均做出了有益的貢獻，但缺乏對影響無人機信息交互拓撲多種因素的綜合優化考慮?！?br>