针对多无人船编队协同水质监测技术中,存在的编队系统研究少、编队控制实现困难、以及由于无人船的GPS定位精度低导致的编队队形不稳定等问题,本文采用领航跟随法,结合嵌入式技术实现多无人船编队控制。在此基础上,结合基于扩展卡尔曼滤波技术(EKF)的位置估计算法,提高无人船定位精度,保证编队队形的稳定性。为国内多无人船编队协同水质监测提供了一定的理论基础和技术支持。本文主要内容包括:首先,多无人船编队控制算法设计。针对多无人船的编队控制问题,先分析无人船数学模型,并建立领航跟随的多无人船编队控制模型。之后,利用反步法设计编队控制器,使每艘无人船达到既定的航速和航向。同时,针对实际应用中,定位精度低引起的编队队形不稳定的问题,提出了同一模型下,基于EKF技术的位置估计算法。最后,仿真验证所提出方法的有效性和稳定性。其次,多无人船编队系统设计。使用Solid Works软件设计了船体结构,构建了多无人船编队载体。通过WIFI组建协同网络,采用Altium Designer电路设计软件和Keil编程软件,并结合UC/OS-II操作系统,设计了多无人船编队的软硬件系统。最后,在Linux环境下,采用QT软件完成了无人船编队的地面站设计。最后,系统搭建与实验分析。搭建了多无人船编队控制系统的实验样机,并进行水面实验,实验表明,本系统可以完成编队任务。实验完成之后,通过提取实验数据,分别对无人船定位精度和编队稳定性进行分析,进一步说明本系统的可行性和稳定性。