基于多跳差分拓扑的无人机蜂群弹性网络算法

无人机蜂群网络在恶劣环境中面临由大规模损坏引起的通信网络分裂的严峻挑战。本文提出了一种新范式，通过基于局部拓扑内的损坏信息重新部署剩余无人机来恢复网络连通性。特别地，分布在断开子网之间间隙中的被毁无人机位置被考虑用于恢复轨迹规划。具体而言，我们构建了多跳差分子图来表示局部损伤变化的拓扑。基于此，我们开发了两种不同的算法来解决通信网络分裂问题。第一种方法利用人工势场算法通过多跳差分子图计算恢复速度，便于在低智能无人机上简单部署。在第二种方法中，我们设计了一个基于多跳差分子图的图卷积框架，为高智能蜂群寻找恢复拓扑。针对多跳差分子图的独特拓扑，我们提出了一种新颖的二部图卷积操作，并通过批处理机制增强，以提高图卷积效率。仿真结果表明，所提出的算法显著加快了恢复速度，同时提高了恢复后的空间覆盖率和拓扑度均匀性。