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随着通信、计算机和人工智能相关技术的发展，以及任务场景复杂度的加深，多智能体（Multi-agent）系统的编队包围控制已经成为了一个热门的研究领域。多智能体的编队包围控制要求智能体的状态保持一致，并且系统对特定感兴趣的目标形成一定的编队队形。目前，基于测量的编队包围控制存在以下问题：忽略了部分智能体不能够测量到与目标间的相对位置信息这种情况。而在该情况下，已有的编队包围控制器难以满足编队包围的要求。为解决上述问题，我们引入了多智能体间的感测-追踪分层结构，并基于此设计多智能体的编队包围控制策略。本文的主要研究内容和创新点如下：
一、基于目标协同估计的无人机群编队包围控制。引入感测-追踪分层结构，将智能体进一步划分为感测者和追踪者。感测者采用自适应估计法对目标的未知状态进行自适应估计，并通过设计其法向（指向目标的方向）和切向（与法方向垂直的方向）上的控制律来实现对目标的跟踪包围。对于追踪者的控制律，我们也是将其解耦成法向（指向其上层领航者）和切向两个方向进行设计，分别完成对上层领航者的距离跟踪和相对角度跟踪。最后利用李亚普诺夫稳定性理论和拉萨尔不变集原理证明系统的渐近稳定性，数值仿真验证所提理论的有效性。
二、基于未知状态估计的无人机群编队包围控制。不同于研究内容一仅考虑了目标状态未知的情况，这里也加入了对追踪者的上层领航者状态的估计。对于感测者来说其控制器的设计与内容一相似，增加了切向上对相对前向邻居角度的控制，实现了感测者间的编队。对于追踪者来说再设计协作自适应估计器，来对其上层领航者的未知状态进行估计。基于此状态估计器，根据内容一的设计方法设计追踪者法向和切向两个方向上的控制律。最后利用李亚普诺夫稳定性理论和拉萨尔不变集原理证明系统的渐近稳定性，数值仿真验证所提理论的有效性。
三、多机控制实验仿真平台设计。基于开源地面站QGroundControl设计多机控制方案。对地面站多机控制进行功能扩展，通过增设复选功能，可以使得地面站能够同时传递所有选中飞机或临时加入飞机的状态信息。设计接收发送接口函数，实现无人机群领导-跟随模式的编队飞行。为多智能体编队包围控制算法提供软件验证平台。
一、基于目标协同估计的无人机群编队包围控制。引入感测-追踪分层结构，将智能体进一步划分为感测者和追踪者。感测者采用自适应估计法对目标的未知状态进行自适应估计，并通过设计其法向（指向目标的方向）和切向（与法方向垂直的方向）上的控制律来实现对目标的跟踪包围。对于追踪者的控制律，我们也是将其解耦成法向（指向其上层领航者）和切向两个方向进行设计，分别完成对上层领航者的距离跟踪和相对角度跟踪。最后利用李亚普诺夫稳定性理论和拉萨尔不变集原理证明系统的渐近稳定性，数值仿真验证所提理论的有效性。
二、基于未知状态估计的无人机群编队包围控制。不同于研究内容一仅考虑了目标状态未知的情况，这里也加入了对追踪者的上层领航者状态的估计。对于感测者来说其控制器的设计与内容一相似，增加了切向上对相对前向邻居角度的控制，实现了感测者间的编队。对于追踪者来说再设计协作自适应估计器，来对其上层领航者的未知状态进行估计。基于此状态估计器，根据内容一的设计方法设计追踪者法向和切向两个方向上的控制律。最后利用李亚普诺夫稳定性理论和拉萨尔不变集原理证明系统的渐近稳定性，数值仿真验证所提理论的有效性。
三、多机控制实验仿真平台设计。基于开源地面站QGroundControl设计多机控制方案。对地面站多机控制进行功能扩展，通过增设复选功能，可以使得地面站能够同时传递所有选中飞机或临时加入飞机的状态信息。设计接收发送接口函数，实现无人机群领导-跟随模式的编队飞行。为多智能体编队包围控制算法提供软件验证平台。