无人机集群全域时间同步的时隙聚合与拓扑聚合模型研究

来源：电子与信息学报杂志2026年第5期北京时间：

作者：王振岭, 陶海红, 魏海涛, 王正勇

单位：1.西安电子科技大学雷达信号处理全国重点实验室 西安 7100712.中国电子科技集团公司第五十四研究所 石家庄 0500813.中国电子科技集团有限公司总体院 北京 100041

摘要：无人机(UAV)集群能够实现单平台无法完成的复杂任务，各节点之间的精密时间同步是无人机集群完成资源调度、协同定位以及数据融合的重要基础。随着UAV集群规模越来越大，UAV集群编队飞行中节点之间的时间比对链路连通性具有明显的时变特性，对连续、可靠的高精度时间同步实现提出了挑战。面向UAV集群全部节点的领导跟随一致性时间同步(LFCTS)，该文提出观测时隙聚合(OTSA)模型和时变拓扑聚合(TVTA)模型，并进行了误差建模与仿真分析。OTSA模型通过系统时间同步周期内多个时隙同步样本的有效利用，可有效提升全局时间同步的鲁棒性和时间同步精度，实现的同步精度优于2.56 ns，性能优于传统的分时比对同步体制。TVTA模型通过跨周期时间同步链路状态聚合和中继节点多跳时间同步措施，能够实现集群起飞集合、队形变换过程中的连续时间同步，典型的大规模集群全局同步的预测精度可优于8.60 ns，并基于小规模UAV集群飞行试验验正了模型的鲁棒性。所提方法能够为无人机集群的复杂协同应用提供必要保障。

关键词：无人机集群, 时间同步, 时变拓扑聚合, 观测时隙聚合, 双向时间比对