为降低海上作业人员的工作风险,无人船技术已逐步在海底环境勘测、海洋环境保护、海上应急搜救、海上军事领域获得了应用。未来随着无人船技术不断成熟和制造成本不断下降,无人船将成为海上经济作业和军事应用的主流技术。因此,开展多无人船的协同通信相关技术研究,将为无人船集群化应用提供技术准备。无人船集群化应用首先需要在现有的通信技术和装备基础上开展集群组网技术研究。随着定向天线的性能不断提高,形状更加小巧,在实际应用中更加灵活,在无人船组网通信中获得了使用。在无人船船组出海的情境下,在多艘无人船的作业过程中加载定向天线,针对不同环境下,特别是海中风浪大,风向变化快的特殊环境所形成的无线自组网络拓扑结构的研究也越来越多。本文主要研究了基于定向天线的无线网络无人船拓扑控制算法。在传统拓扑控制算法中,搭载定向天线的无线自组网络需要更优异的节能特性作为标准,这就涉及到如何使能耗最小的情况下实现网络拓扑结构快速搭建。而传统的自组网络拓扑控制算法,一般是为解决容错率而提出的分布式拓扑算法,或为基于节点位置而提出的拓扑算法,以上算法均导致在海上作业的无人船的连通性能比较差。为此,本文提出了一种改进的基于定向天线的拓扑控制算法。该算法考虑无人船编队能耗问题,以期使用最小的功耗更加快速地使其形成连通网络。实验结果表明了,该算法有效解决了动态情境下,无人船编队的拓扑结构会出现的问题,减小了能耗。此外,本文还展开多类型任务下的多无人船自组织网网络拓扑算法研究,满足不同任务要求下的海上多无人船通信组网。