近年来,随着水下无人潜航器的突破性发展以及技术的日渐成熟,单一的水下无人潜航器已经无法满足现在的需求。面对广阔且复杂的海洋环境,水下无人潜航器集群已经成了未来水下无人潜航器发展的重要方向。相比于单个水下无人潜航器,水下无人潜航器集群由于是多个水下无人潜航器互相协调配合工作,能够执行大范围的复杂任务,拥有更高的工作效率。由于复杂的水下环境限制,使得水下无人潜航器集群在水下通信以及集群算法的研究方面也面临着巨大挑战。水下通信与陆上通信不同,无法使用电磁波进行远距离信号传输,使得水下通信的技术研究充满挑战。目前水下的通信方式主要是通过声波传输信号。由于声波在水中的传播速度慢,振幅衰减快,使得水声通信方式的通信速度慢并且通信时延高。目前关于集群已有许多研究成果,但大多数是只针对陆上的智能体,没有考虑到水下的复杂环境。水下通信的主要缺点是速度慢,进而导致传输时延高。在通信过程中表现为传输数据量小,因此需要考虑传输过程中的带宽限制问题。本文将以已有的集群算法的研究成果为基础,借鉴基于人工势能的集群算法思想,设计出基于UUV模型的水下无人系统集群算法。针对水下无人系统集群的特点,讨论目前已有带宽限制模型,基于编解码方式的带宽限制模型,设计出带宽限制条件下的水下无人系统集群算法。在水下通信中,考虑带宽限制的同时,也需要考虑通信时延,因此本文借鉴模型预测的通信时延模型,设计基于预测机制的通信时延模型,进而推出具有通信时延的水下无人系统集群算法。通过MATLAB仿真,从晶格结构稳定性与速度一致性两个评价指标分析了算法的收敛性。最终,构建了水下无人系统集群的半物理仿真实验平台,验证了算法的可行性。