由于多无人机编队飞行的性能指标和工作效率都大大优于单架无人机,能够为人们工作生活带来更多的便利,因此针对多无人机编队飞行展开研究是非常有必要的。本文以四旋翼无人机作为研究对象,采用四旋翼分布式编队控制为主、地面站集中监测为辅的编队控制策略研究四旋翼无人机编队飞行的问题。首先,明确四旋翼编队系统的任务需求以及总体方案,设计由四旋翼、通信以及地面站组成的四旋翼编队系统,说明了编队系统的硬件设计与选型,分析编队系统的软件需求以及介绍软件设计,进一步详细设计了地面站系统软件。其次,对于四旋翼编队系统中的通信部分,设计了一种基于Zig Bee通信网络的通信方案。搭建了基于Zig Bee通信网络的通信链路,设计了MAVLink通信协议和传输信息相组合通信协议,并结合通信链路和通信协议详细说明了通信软件设计,实现四旋翼间、四旋翼与地面站的信息交互,避免数据拥挤以及混乱。然后,对于四旋翼编队系统中的四旋翼部分,设计了一种基于领航者-跟随者编队模式的编队控制方案,包括领航者路径规划、跟随者编队控制以及防碰撞算法。通过蚁群算法离线规划领航者的飞行路径并实现路径跟踪,设计了基于滑模控制的跟随者分布式编队控制算法实现期望队形构成并保持,采用基于高度控制的防碰撞算法避免队形变换或异常情况下四旋翼间的碰撞,进一步地详细说明了编队控制方案的软件设计。最后,设计编队飞行过程并通过实验验证四旋翼编队系统的有效性。通信实验证明通信方案的可行性,编队模拟飞行实验证明编队控制方案的有效性,接着进行四旋翼编队飞行试飞实验,实现了多四旋翼编队集结、编队保持、编队变换等功能,证明本文提出的四旋翼编队系统的可行性和有效性。