非合作目标体是指空间中不能主动提供位置、速度和距离等有效合作信息的目标体。这类目标体包含的范围很广,可以是移动的机器人,也可以是一个区域等。多智能体系统通过协同的方式来对这类目标体进行同时定位和巡航是很多领域所面临的一个基本问题。如在军事侦察领域,我方飞行器需要对敌方目标体的位置进行精确估计,然后在警戒区域外对目标体进行监控和数据收集。如在自然灾害领域,飞行器往往需要对受灾区域的位置进行精确确定,然后环绕着该区域把现场最完整的信息回传给指挥中心。所以,这一问题引发了国内外学者的广泛关注。基于方位角测量的同时定位和巡航技术,由于是一种被动式的测量技术,所以相比基于距离测量这类主动式技术而言是一种更为先进的技术。目前已存在的算法都是让智能体圆周巡航目标体,然而在实际应用中,智能体在规划巡航轨道时,往往会受到分布在目标体周围的障碍物以及目标体的警戒区域等因素的影响,从而不能再以圆周的方式巡航目标体。因此,如何设计一个更为一般的巡航轨道来适应更复杂的外部环境就显得十分迫切和重要。本文研究了多个智能体同时定位和椭圆巡航多个目标体的问题,提出了椭圆这种巡航轨道更为一般的控制策略,并通过采用持续激励理论,稳定性分析理论,图论和一致性等相关理论对整个系统的收敛性进行了分析。此外,在实际应用中,多智能体系统不可避免地伴随有时钟不同步的问题,并且同步误差越小,同时定位和巡航的效果就越好。因此,本文提出了一种分布式的时钟同步算法,并在自主设计的硬件平台上对比验证了该同步算法的优越性和可行性。论文的主要工作如下:1.研究了多个非合作目标体引导的同时定位和一般椭圆巡航问题。为使得多智能体系统能在更复杂的环境中巡航多个目标体,本文在仅利用方位角信息而不知道目标体的位置和速度等其它信息的前提下,设计了一个椭圆巡航控制器。然后,在多目标体静止和运动这两种情况下,对整个系统的稳定性进行了分析和证明。再者,本文推导了一些参数在多目标体静止和运动这两种情况下的取值条件。当满足这些条件时,本文提出的算法可以驱使多智能体系统同时定位和一般椭圆巡航多个目标体。最后,通过一系列的数值仿真验证了理论结果的正确性和算法的有效性。2.研究了多个非合作目标体引导的同时定位和编队椭圆巡航问题。首先,设计了一个新的几何中心估计器。新提出的估计器在工作时,不需要一些特定程式的初始化,在估计器的增益设计时,不需要知道一些变量在整个网络中的全局信息,也不需要把增益的值设置的足够大来满足收敛性的一些要求。然后对于多个非合作目标体静止和运动这两种情况,本文同样设计了一个统一的分布式巡航控制器,并证明了当一些参数取值合理时,即使是对运动的目标体,该系统也能驱使所有的智能体以目标体的几何中心为圆心在期望的椭圆轨道上编队巡航每个目标体。最后,通过一系列的仿真实验验证了理论结果的正确性和算法的有效性。3.设计了一套分布式时钟同步系统来为多智能体系统提供精确的授时服务。当多个智能体同时定位和椭圆巡航多个目标体时,它们之间需要通过交换信息来协同估计目标体的几何中心以及编队巡航时智能体的切线速度。在实际工作中,由于随机通信时延的影响,智能体在交换数据时就不可避免地伴随有时钟不同步的问题,并且同步误差越大,同时定位和巡航的效果也就越差。针对这一问题,首先提出了一种时延自适应补偿的DCBTS（Delay Compensation Based Time Synchronization）算法。然后以FPGA（Field Programmable Gate Array）为核心控制芯片,设计了一个分布式时钟同步系统的硬件物理平台。最后在这个平台上,系统对比了DCBTS算法与目前最为流行的几种分布式时钟同步算法的性能。通过实验可知,DCBTS算法不仅保证了斜率补偿量以1/k（k表示离散的时间）的速度收敛和相位补偿量长时间工作不累积,而且所提出的补偿机制能对时延进行有效补偿,从而大幅度降低了节点之间的同步误差。此外,本文基于DCBTS算法设计完成了以“同步秒脉冲+同步时间”的方式提供授时服务,使得授时协议十分简单,很方便底层硬件对时间的获取。