随着无人机在军事和民用领域的应用走向深水区,对无人机自主完成地面运动目标的跟踪和监视任务有了更高的要求。同时无人机和直升机的协同作业也在蓬勃发展。在协同直升机作业过程中,无人机需要为直升机提供目标跟踪和持续的激光引导。现有的常规目标跟踪方法,可以较好的完成对地面目标的跟踪和监视任务。但是持续的激光照射任务,还鲜有报道。本文针对无人机跟踪、监视、并照射地面未知运动目标过程中的无人机路径规划相关问题,进行了分析和研究。围绕该问题,我们主要做了以下工作:第一,调研了国内外无人机对地面运动目标的跟踪和监视任务的应用背景、任务意义和研究现状,查阅了相关资料与文献,分析了现有方法和实际应用之间的差距,找到了本文的发力点;第二,针对现存方法无法保证照射角度的问题,不同于常规方法那样在目标正上方飞行,本文采用无人机在目标运动方向一侧盘旋的监控方式。这种监视方式的优点主要是约束了无人机相对于目标的方位角,从而可以对照射角的大小给出保证;第三,基于自适应控制思想,提出了一个圆形跟踪路径规划算法。该算法依靠无人机和目标之间的距离和方位角信息,时刻监控目标,以此规划满足监视范围需要的圆形跟踪路径。圆形跟踪路径规划算法因为其不需要绝对的位置信息,而摆脱了对GPS的依靠,更贴近工程实际。如果目标的运动不会使无人机和目标之间的估计距离超出要求的范围,圆形跟踪路径规划算法并不会产生新的圆形路径。这意味着每一个圆形跟踪路径可以适应一个范围的目标运动,使得算法有较强的鲁棒性;第四,在规划好的圆形跟踪路径的基础上,基于无人机的航向控制律,推导了转移路径段的路径规划算法。该算法在保证转移路径的曲率连续性前提下,规划了圆形路径间的转移路径。并通过算法适用范围分析,给出了本路径规划算法(包括跟踪路径规划算法和过渡段路径规划算法两个部分)所能处理的应用场景的边界条件,得到了由监视范围、无人机速度和所能跟踪的目标速度范围的边界条件;第五,为了验证算法的实际效果,本算法通过MATLAB在自动驾驶仪模型和某无人机真实飞行参数上进行了仿真实验。同时为了对比和常规方法的性能,在同等条件下,与一个典型的目标跟踪方法进行了对比实验。验证了本文中路径规划算法对地面运动目标的跟踪、监视和照射任务的有效性。并在对本文方法总结的基础之上,对未来进行了展望。