随着无人机技术的迅猛发展,其任务应用场景也越来越复杂,单一的无人机平台在功能、效率和可靠性等方面已无法满足日益增长的需求,无人机系统已经逐步从单一执行任务模式朝着集群化的方向发展。但是,无人机集群带来巨大性能提升的同时,也为其控制、网络等技术的研发、测试和实际部署等带来了新的挑战。在这种情况下,搭建真实的无人机场景来对各项指标进行评估无疑会造成难度大、成本高且耗时长的问题,而建立合适的仿真平台则是一种行之有效的方法。但对于无人机集群的建模仿真,需要有效认识到集群中无人机系统及其通信网络各自的特点,而现有的仿真平台并不能同时捕获两者的相互依赖性。一方面,针对于无人机建模的模拟器（如Gazebo,SITL）无法对其底层飞行自组网的时延、丢包等网络特性进行刻画;另一方面,针对网络的模拟器（如NS3,OPNET）无法对无人机节点及其运动进行细致的建模。因此,本文基于当前背景技术,首先研究了集群中无人机系统及其通信网络的特征,分析其对于协同组网仿真的需求以及关键性问题,并借助物理信息系统和离散事件规范理论从形式上证明了联合仿真的可行性。然后基于Gazebo、Ardupilot-Sitl和NS3实现集群组网协同仿真框架,分层设计解决实际场景的模拟需求。在仿真框架中,无人机模拟端通过软件在环捕捉无人机的动力学建模和飞行控制设计,网络模拟端对飞行移动自组网进行仿真,并建立无人机节点和网络通信节点的一一对应关系,通过ZMQ消息中间件引入中间层处理分布式环境下数据流的过滤和转发,保留往返于无人机系统的数据路径,提高仿真平台的扩展性。同时,为解决协同仿真中各组件在数据交互时由于时钟不统一而带来的时间同步问题,本文将在传统的主从式和全局事件的同步基础上,划分仿真交互数据的任务级别,从而优化协同仿真的同步周期,实现了变步长的时间同步算法,保证了联合仿真的可行性,并一定程度上提高了仿真效率。最后,将对协同组网仿真平台的性能进行测试分析,并基于协同仿真平台对无人机集群的典型案例进行模拟实验,包括无人机编队问题和飞行自组网的路由协议。实验表明,面向无人机集群的组网仿真平台能够有效捕捉无人机的运动特性和集群飞行自组网的网络特性,展示出它对无人机集群较强的模拟能力,为进一步推动无人机集群技术的发展提供了一个多尺度、多功能的人机交互环境,同时也为协同仿真技术发展进步有着积极的推动作用。