二十一世纪以来,无人机技术迅猛发展,广泛应用于军事、影视、农业甚至快递等领域,但是在执行过程中单架无人机逐渐暴露出执行任务效能低、可靠性差、协同能力不足等缺点。无人机群飞控制的概念应运而生,但是传统组群控制技术存在容易受到干扰而失控、通讯链路负载过大等问题,日益繁重、复杂多样的飞行任务对无人机群的控制系统性能和通讯处理能力提出了更高的要求。因此,有必要开展无人机群仿生飞行特性分析和控制方法研究以借鉴有机生命体组群飞行的经验,本文以仿生雁群为例开展相关研究工作。在充分研究和分析目前各高校以及研究机构无人机组群飞行控制技术的基础上,本研究设计了一种以模仿雁群控制方法为基础,采用主机从机控制方式的无人机群飞行控制方法。为了验证该控制方法,本研究对无人机群中的主机和从机软硬件控制系统进行了相应的设计。主机系统采用了ARM总控制系统和STM32微控制系统双层控制结构,分别运行NuttX和Ubuntu两个实时操作系统,并对关键姿态传感器进行冗余设计和滤波处理,保障单机系统的稳定性和智能性。本研究还完善Mavlink飞控通讯协议定制和Zigbee无线组网模式设计,解决了无人机群通讯链路冲撞问题;完成了雁行主机航路规划和从机雁行跟随策略的设计,并配合雁行仿生动态规划算法形成完整的无人机群动态规划方案,解决了机群间的协同问题。本研究按照上述设计的思路,制作了多架四旋翼无人机的原型机,并对传感器数据、单机飞行姿态和无线通讯链路进行全面测试。最后,通过三架四旋翼无人机编队实验结果的分析,验证本设计的编队算法能在误差允许范围内实现无人机群雁行飞行控制,为实现无人机群智能协同飞行奠定了基础。