群体无人机在通信覆盖、灾难救援、军事行动等领域具有重要的应用前景。与单体无人机相比,群体无人机具有故障容错性、任务并行性、功能分布性等优势,从而能够支持更为复杂的任务,具有重要的研究价值。导引无人机群是指根据目标的位置、速度等信息,控制无人机群运动到目标区域的过程,是无人机群执行各种复杂任务的基础,因此它是机器人技术领域的一个重点研究方向。无人机群的导引策略包括集中式控制和分布式控制两大类。集中式控制便于数学分析,相比分布式控制具备更丰富的理论研究基础,但在实际的大规模、大范围应用场景中,无人机之间的相互通信高度受限,群体的全局信息获取十分困难,集中式控制面临严重的单点失效和网络拥塞问题而不具有实用性和可扩展性。因此,无人机群的分布式导引控制研究具有重要的理论意义和实际意义。本文首先基于机器人行为模型设计了分布式群体导引系统结构,具体的,可将无人机群体的导引问题分解为“决定”和“行动”两个核心问题:首先,基于导引目标为无人机群体进行集中式的群体路径预规划,然后,通过分布式的行动控制实现无人机群的导引。基于非完整约束运动学模型,本文研究了面向固定翼无人机群体的分布式行动控制理论,既实现了群体编队的分布式控制,又兼顾了导引所需的群体机动性。本文在理论上证明了所提出控制算法的收敛性,并且进一步证明了该控制算法能够满足固定翼无人机的失速约束,通过MATLAB仿真实验验证了所提出控制算法的正确性。本文还基于微型旋翼无人机搭建了开源无人机群体实验软硬件环境,该环境使用低成本、高集成度、性能良好的硬件设备,实现易组装、易使用的无人机硬件平台,使用开源机器人操作系统作为软件平台,同时提供了时间同步等机制,为群体无人机应用的开发、调试、部署和实物实验提供了高效的支撑手段。以理论研究和实验平台为基础,本文设计并实现了无人机群体分布式导引验证系统,开展了仿真实验和实物实验。该系统包括地面站功能模块和无人机功能模块,能够实现对无人机群从起飞到规划、行动,再到降落的整个飞行流程的控制,通过本文提出的分布式行动控制方法,在仅有局部通信的情况下实现无人机群的导引,同时实现了人机交互界面和飞行安全控制。仿真和实物实验结果表明,本文设计实现的无人机分布式群体导引系统具有良好的实用性和可扩展性,验证了本文提出的分布式行动控制方法的有效性。