大规模群集的生物仿生集成网络与控制：一种分层协同设计

无人机群集面临因网络管理和编队控制要求而产生的高开销挑战。本文提出一种生物仿生集成网络与控制(Bio-inspired Integrated Networking and Control, BINC)方案，实现数千架无人机群集的高效编队管理。该方案构建两层分层结构，使网络群集和编队共享同一组，从而消除跨群集控制。对于网络设计，我们开发了融合路由消息与控制信息的机制以降低开销，并限制群集大小为局部两跳拓扑，以实现快速指令传输。对于控制设计，我们发展了混合生物仿生控制方法，包括在编队内部考虑群集拓扑维护的鸽子式领袖-跟随算法，以及在编队之间帮助改善障碍规避能力的信鸽式算法。我们构建了一个包含 1000 多节点的无人机群集仿真平台，实验结果表明，所提出的 BINC 方案可实现显著降低通信开销的高机动性群集编队前进。