近年来,围绕飞行器的应用方式越来越丰富,其应用领域更多,任务也更繁杂,单一飞行器已不足以供应所有需求。飞行器集群化可以满足扩张后的作业需求,提供更加复杂的功能服务,集群作业依赖精确及时的导航定位,因此迫切需要研究与设计高性能的集群协同导航系统。目前该技术研究仍在萌芽期,研究大多仅考虑到集群化数量、导航精度、定位成本以及自主性等方面中的一两个,没有给出一个较全面的统一通用的集群协同导航方法和仿真环境。本文从以上各方面综合考虑出发,精简设备,优化过程,给出了一种较通用的方案:设计了相对定位协同导航算法,建立了一种基于通信链路的集群协同导航算法的通用框架;在此基础上,进一步考虑参考基准的误差,设计了绝对定位协同导航算法,使集群协同导航算法更符合实际应用场景;最后,依靠专业软件搭建的仿真场景,对算法进行了仿真验证。首先,分别基于测距测角相对定位技术和多点测距相对定位技术设计了两种协同优化的相对定位算法。基于观测数据,结合改进后的多模型无迹卡尔曼滤波,利用聚类或滤波等数据融合算法的进一步优化集群内多个飞行器冗余的定位结果,改善了定位精度。接着,以此扩展出两种协同优化的绝对定位算法,并设计了性能更加全面的组合策略。分别基于惯性导航定位技术和卫星全球定位技术获取原始数据,再通过定位精度分级、同级数据融合估计更新以及高级精度定位覆盖低级精度定位的方式,实现了集群整体导航的协同优化。针对惯性导航与卫星定位的优劣势,进行取长补短,设计组合策略,降低了集群导航设备成本,提升了整体集群导航长久精度。仿真场景采用卫星工具包（Satellite Tool Kit,STK）专业软件进行动态建模,基于STK提供的虚拟技术,在虚拟地球海陆交接处建立了基于匀速、匀加速以及变加速等运动模型设计的不同飞行器轨迹,集群内包含直线、U曲线、S曲线等更加复杂的曲线,共包含24个飞行器。算法验证由MATLAB基于仿真场景的数据实现,结果表明:协同优化设计的相对定位精度为分米级,场景仿真时段内最大偏差不足半米;协同优化设计的绝对定位精度为米级,场景仿真时段内其中基于惯导设计的算法最大偏差不足8米,基于卫星设计的算法最大偏差不足5米,两者组合后误差不在单纯发散,在保证导航时时自主可用的同时,场景仿真时段内最大偏差略大于4米。本文从实际需求出发,全面贯通算法设计与仿真验证,利用机间相对定位精简了导航设备,利用多机并行计算提高了导航效率,利用滤波融合提升了导航精度,解决了当前集群飞行器协同导航缺少统一通用方法和仿真环境的问题,为飞行器的集群化应用提供理论和仿真基础。