无人机编队飞行使用自组织控制,可同时完成多种任务,提高任务完成效率,可应用于搜索救援、战场侦查、军事打击等多个场景,具有扩大任务范围、提高任务执行效率、增加任务完成质量、提升系统容错能力、扩展任务能力等优点,因此受到广泛关注,是目前无人机发展的一个重要方向。本文设计并制作完成了多架四旋翼无人机,组成无人机编队。实现无人机编队飞行首先要确定无人机在空间中的位置,本文选取DWM1000模块做超宽带信号收发模块,结合STM32F103C8T6微控制器设计完成了室内定位软硬件系统,该系统包括锚和标签。4只锚固定在室内不同位置,并标出坐标,标签搭载在四旋翼无人机上实现实时位置检测。使用NRF24L01无线通信模块设计了无线通信系统的硬件和软件,实现无人机与上位机通信,包括作为无人机与上位机通信桥梁的USB适配器,并使用跳频技术实现了单对多通信。用双向测距算法获得标签与4个锚点的距离,使用限幅滤波、卡尔曼滤波对数据进行预处理,再用一阶线性拟合实现测量数据的校正,提高了测量精度。用三边定位和全质心算法设计联合定位算法,解算出标签的空间坐标,并给出解算结果中各轴的定位误差规律,并以此作为估计误差,获得各轴最终的定位结果。由静态和动态定位实验表明这种方法是有效的。采用虚拟leader-follower的编队模式,并设计了3种编队队形。设计了基于判断局部极小点和逃离局部极小点的人工势场法规划出虚拟leader路径。用回归搜索法的路径优化算法对路径进行全局优化。由于无人机上搭载的光流传感器在无人机z轴上数据重合效果不好,将三维路径规划问题降维到二维路径规划问题。用C#编程语言设计实现了上位机,并通过实验验证了系统可行性。