无人机设备是传统飞行设备与网络技术结合的成果,也是网络技术快速发展的重要见证,无人机编队在军民领域的广泛应用对其编队控制与协同协作避障性能带来新的挑战。受到通信条件与飞行环境的限制,无人机之间的协同能力与环境适应能力还有待提高。因此,课题就无人机的编队及协同控制避障问题进行研究。调研国内外关于无人机编队领域的研究成果,分析了编队相关理论,对无人机自主编队协同控制做出以下工作:首先,提出虚拟长机状态估计算法,各无人机通过获取相邻无人机的位置信息综合估计出虚拟长机状态,作为飞行的导引,解决了主从结构控制算法中长机故障或丢失导致的编队不稳定问题,同时设计了三航道控制器,通过改变无人机的速度、航向及高度实现对各无人机的指令控制,从而保持编队飞行队形;其次,在编队协同控制避障方面,提出了基于虚拟结构与人工势场法的无人机编队协同控制算法,对斥力势场函数进行合理改进,解决了无人机编队遇到障碍物时队形组织能力差的问题,结合无人机编队队形保持控制器,调整编队保持队形飞行并且使无人机编队安全绕开障碍物顺利飞往目的地;最后建立仿真环境与场景,分别对飞行过程中的队形保持和障碍物环境下的无人机编队飞行进行仿真。仿真结果表明,所提算法在有无障碍物环境下均能使无人机在飞行过程中保持编队队形并能够协同控制。