基于最小弱刚性的编队通信拓扑生成算法

杨秀霞，严 瑄，张 毅

(海军航空大学， 山东 烟台 264001)

由于多智能体系统的广泛应用，对多智能体系统编队队形控制的研究越来越多。在编队队形控制的问题中，编队队形往往是通过对智能体位置的特定约束来实现的。这些约束取决于描述智能体之间交互关系和智能体感知能力的通信拓扑[1-3]。

近年来，基于相对位移信息的分布式编队策略以其在减轻计算量和提高可靠性方面的优势得到了广泛的应用[4-6]。文献[7-9]研究了基于距离的编队控制问题，该方法通过智能体间的距离来确定所需的编队队形，并且只需要每个智能体在其局部坐标系下感知局部相对位移。文献[10-12]中通过将队形图嵌入到指定的空间中，采用由一个特定链接拓扑和所有顶点的坐标组成的框架来描述期望的队形。上述文献为了解决队形问题，都需考虑形成怎样通信拓扑来确定队形框架，最终要求目标队形是刚性的。队形图刚性需要知道大量的距离约束(边)，然而，在实际应用中，这种要求并不容易得到满足。文献[13]中提出了弱刚性，将图中某些距离约束替换成角度约束，从而简化了编队的通信拓扑。文献[14]中给出了弱刚性相关定义，并证明了它的通用性。最小弱刚性编队是编队通信拓扑最简单的一种编队，但它们都没有研究最小弱刚性编队的生成算法。

拓扑控制是在保证网络连通性和覆盖性的前提下，充分考虑无线传感器网络特点，根据不同应用场景，通过节点发射功率调节和邻居节点选择，形成优化的网络结构，以保证完成预定任务。……