无人机编队协同技术将在未来军事和民用领域得到广泛而重要的应用。本文以固定翼无人机编队作为研究对象,研究内容围绕着分布式架构的编队协同方法、编队控制律设计与优化和编队队形变换与在线动态避障展开。针对编队的协同方法,本文采用了分布式架构。首先,将编队的通信问题用图论描述,设计了基于Mesh网络的通信结构并利用无线传输模块搭建了实际试飞的编队通信网络。然后,在此基础上为提高编队仿真的效率和突破仿真无人机数量的限制,设计了多无人机协同软件在环的仿真架构。最后利用多无人机协同软件在环仿真平台,以基于同型无人机编队协同SA模型的多机协同目标搜索为例,进行了协同态势感知仿真实验。仿真结果验证了基于分布式架构编队协同方法的可行性。针对编队控制律的设计与优化,本文采用了基于长僚机模式的编队协同策略,首先优化了长机编队飞行的控制律,具体方法为:用改进的L1算法对横侧向控制律进行优化,设计了基于总能量控制系统(TECS)的纵向控制律,内环采用经典的PID控制。然后,为解决僚机在编队飞行阶段实时跟踪动态点的问题,本文提出了一种新的编队跟踪算法,取名为最优转弯半径(OTR)算法,多次仿真和试飞实验表明其相对于传统的PID算法具有更好的性能。最后,考虑到实际编队飞行中可能出现的意外问题,设计了多种编队飞行故障诊断与处理方法。针对无人机编队队形变换问题,本文将其简化成指派问题模型,利用匈牙利算法的思想约束队形变换前后无人机飞行的总距离最小。针对无人机编队在线动态避障问题,本文结合了改进人工势场法(APF)和Kernel路径平滑方法解决了避障过程的路径规划问题,在此基础上,根据固定翼无人机的飞行特性加入了机间人工势场的影响,避免了无人机编队在飞行过程中的可预见碰撞。最后,本文针对基于分布式架构的无人机编队协同控制方法进行了试飞实验,试飞内容包括编队集结与队形保持、队形变换和机间避障测试。实验结果表明,无人机与邻居节点和地面站具有信息交互能力,无人机编队系统顺利完成了编队集结、队形保持、队形变换、机间避障等任务,验证了本文基于分布式架构的无人机编队协同控制系统的可实现性和可靠性。