无人机无人车协同编队能够有效弥补单一种类无人器的不足,扩大感知范围、提高感知精度,具有广阔的应用前景。而队形保持、轨迹跟踪是无人机无人车协同编队能够稳定工作的关键技术。在分析无人车和无人机运动模型的基础上,结合虚拟结构编队思想,研究了无人机无人车协同编队控制方法。主要完成以下工作:1、在分析无人器常用坐标系的基础上,结合无人器运动特点,研究了四旋翼无人机和双轮差速驱动无人车的非线性运动模型。2、根据无人机无人车编队的特点,采用虚拟结构策略解决队形保持问题。引入虚拟领航者,各编队成员分别通过与虚拟领航者保持编队坐标系中位置关系不变完成编队运动控制。(1)依据虚拟结构理论,分别研究无人机和无人车的轨迹跟踪控制。针对无人机实际飞控中姿态角约束问题,研究模型预测与反步法相结合的控制方法,将无人机外环位置控制的水平运动与高度控制分开。水平运动采用模型预测控制,将内环姿态角的输入约束带入外环运动输入;高度控制以及内环姿态角控制采用反步法控制器,并利用Lyapunov稳定性判据证明了其稳定性。与LQR控制器的对比仿真实验验证了所设计控制器的优越性。(2)研究了无人车模型预测控制方法,增加速度信息得到可提供位置速度追踪的增广状态空间模型,增强运动追踪能力,提高无人车编队控制的响应。直线轨迹和曲线轨迹的编队仿真实验结果表明该控制方法在误差允许范围内。3、针对无人机无人车在野外未知环境易丢失GPS信号以及GPS精度不够的问题,研究基于UWB的车载基站定位方式。在理论分析车载UWB基站方法的基础上,基于四核Coretex-A9处理器Exynos 4412嵌入式平台研发了定位实验平台。模拟定位实验表明,在未进行数据处理的情况下动态定位误差在30cm以内,比GPS定位具有更高的精度,为编队队形保持提供了有效的相对位置数据。