随着无人机技术、微电子技术、导航定位技术的快速发展,无人机已广泛应用于军用和民用领域。与单无人机执行任务相比,采用不同的编队队形执行不同任务不仅可以大大提升执行任务的效率同时可以提高执行任务的可靠性。本文对编队无人机的航路规划、队形保持与控制、航路跟踪进行了研究。首先,以F450四旋翼无人机为例,分析了F450四旋翼无人机的特点和飞行原理,利用牛顿-欧拉法建立并推导出了F450四旋翼无人机的运动学模型。针对编队无人机的三维路径规划、队形保持的策略研究中,首先,将无人机视为质点模型;然后论文介绍了经典的二维局部FRAS静态人工势能场,并建立了改进的3DAPF。在此基础上,论文结合约束动力学理论,通过引入拉格朗日乘子建立了三维虚拟力环境下基于约束动力学理论的无人机编队路径规划与队形保持算法。针对编队无人机对规划航路的跟踪问题,结合已规划的航路曲线和F450四旋翼无人机运动学模型,提出了新的无人机轨迹跟踪算法。首先,论文根据对轨迹跟踪的约束要求,介绍并推导了经典的LQR轨迹跟踪算法,然后结合反步控制(Backstepping)与Sigma-Pi神经网络提出基于BSP-ANN(反步神经网络)的无人机航路跟踪算法。最后,采用不同跟踪方法对已规划航路进行仿真验证和对比分析。最后,针对以上所提出的算法,给出了基于ARM与UWB定位的无人机编队飞行验证平台方案,论文给出了整个平台的整个平台的方案、系统组成与工作原理、飞控平台的搭建、地面测控系统开发以及器件的选取等内容。