按控制层级划分，无人系统自主控制一般分为执行层、组织协调层和决策层。执行层的功能包含无人系统遥控引导和实时故障检测。组织协调层的功能包含无人系统故障自修复和环境自适应。决策层的功能包含轨迹重规划、多系统协调、多系统战术重规划、制定多系统战术目标、分布式控制、制定群体战略目标和全自主集群实现。

按控制深度划分，无人系统自主控制分为感官自主控制、反应自主控制以及认知自主控制。感官自主控制指无人系统可将操作员的上层指令转化为平台控制指令，并可使用轨迹点跟踪预设轨迹。反应自主控制指无人系统可在外部干扰下保持当前位置或轨迹，可实现避障，与其他运动体协同以及启动和停止。认知自主控制指无人系统可执行同步定位和测绘，处理冲突性信息，进行规划、识别和学习。

生物系统在长期优胜劣汰的演化过程中逐渐适应复杂的环境，表现出自适应、自组织以及自学习等特点，可为无人系统自主控制提供一条新的技术途径。在控制层级上，仿生自主控制集中解决决策层中多系统共存而引发的分配、规划以及协调等控制问题。在控制深度上，仿生自主控制主要解决无人系统反应和认知过程中的多系统协同避障，处理冲突信息以及学习等控制问题。

2011年，瑞士学者S.豪尔特（Sabine Hauert）等人利用小型固定翼无人机作为试验平台，基于鸟群群集运动规则实现了无人机集群仿生自主控制验证。2014年，匈牙利学者T.维切克（Tamás Vicsek）等人受美国计算机科学家C.W.雷诺兹（Craig W.Reynolds）提出的群集模型启发实现了多架四旋翼无人机的室外分布式仿生自主编队飞行。