基于粒子群的无人机蜂群网络拓扑快速构建方法

摘要

高稳定性的网络拓扑是无人机蜂群系统分布式联合感知、分布式信息交互与分布式协同控制等集群功能的重要保障。在三维动态应用场景中，快速稳定的网络拓扑构建对于蜂群系统的可靠应用具有重要意义，而当前的拓扑构建方法在此方面研究并不充分。提出了一种基于粒子群优化算法(PSO)的无人机蜂群分布式拓扑快速构建方法，在满足蜂群网络特定的端到端通信时延性能要求下，最大化网络拓扑的维持时间。为实现分布式拓扑构建方法的快速收敛，根据蜂群节点的静态特性和动态趋势进行初值设计，同时基于特征相似度函数优化更新方向与步长。仿真结果表明，在典型应用场景和系统配置下，该方法具有高拓扑稳定性。在蜂群规模为100节点时，传统PSO策略需要平均5.5次迭代才能获得最优解，而该算法在获得相同端到端时延和网络吞吐性能的同时，平均只需2次迭代即可收敛到全局最优解。

关键词

分布式 / 拓扑快速构建 / 粒子群算法 / 拓扑稳定性 / 无人机蜂群系统