多无人机协同编队飞行控制，简称为CFF（Coordinated Formation Flight），是当前无人机研究领域内最活跃的研究主题之一。协同编队飞行可以提高单个飞行器在侦察、作战等任务中的成功率。该领域研究的核心在于如何通过协同控制技术实现多无人机高效、稳定、灵活地编队飞行。研究涉及多个关键技术问题，包括编队设计、气动耦合、编队重构、轨迹规划、信息交换以及编队飞行控制策略等。以下详细说明这些关键知识点。
1. 编队设计：编队设计是指在多无人机协同任务中，根据任务需求，规划无人机的编队形态以及编队成员之间的相对位置。编队形态的多样性决定了无人机在执行任务时的灵活性。例如，在执行侦察任务时，可能需要采用较为紧密的编队以增强信号接收能力；而在执行攻击任务时，则可能需要分散队形以减少敌方集中火力打击的风险。编队设计的好坏直接影响到无人机编队的整体性能。
2. 气动耦合：在编队飞行时，由于无人机之间的相互影响，会产生气动耦合现象，这会使得编队成员的飞行状态受到影响。理解并控制气动耦合效应是确保编队飞行稳定性的重要前提。研究中需要分析无人机之间的相对运动对气流的影响，并采取措施以减轻不利的耦合影响。
3. 编队重构：在执行任务过程中，编队可能会由于外部环境的变化或者个别无人机的故障等原因需要进行重构，即改变编队结构以适应新的飞行任务或者应对突发情况。编队重构需要能够快速、准确地完成，以保证任务的连续性和效率。
4. 轨迹规划：轨迹规划是指为无人机编队规划出从起始点到目标点的最优飞行路径。路径的选择需要综合考虑地形、目标位置、无人机性能以及可能的风险等多种因素。良好的轨迹规划能够降低能耗，提高飞行效率，并减少被敌方探测的可能性。
5. 信息交换：在多无人机编队飞行中，无人机之间需要实时交换信息，包括各自的位置、速度、航向、飞行状态等，以便于协同控制和决策。信息交换系统的设计需考虑传输的安全性、稳定性以及实时性。
6. 编队飞行控制策略：控制策略是确保编队飞行稳定性和灵活性的核心。这涉及多层控制结构的设计，如任务级规划、编队管理、飞行控制等。其中飞行控制又包括速度控制、位置控制、姿态控制等。控制策略还需要能够处理异常情况，如无人机意外脱离编队或者性能下降等情况。
综合上述关键问题的研究现状，研究者提出了未来研究的重点方向，包括发展更先进的编队设计方法、降低气动耦合对飞行的影响、提高编队重构的灵活性和效率、优化轨迹规划算法、增强信息交换系统的性能和安全性，以及制定更智能、更鲁棒的编队飞行控制策略。这些研究不仅对单一无人机系统有重要意义，对于多平台系统之间的协同作战也有着重要的参考价值。未来的研究还将面临技术融合、环境适应性、自主性增强以及抗干扰能力提升等挑战。
