无人机和有人直升机协同组成编队是解决当前空地作战任务的一种有效方式。本文针对有人直升机与无人机对地面移动目标的协同跟踪与打击任务,要求无人机稳定地在地面运动目标的单侧跟踪,并发射激光照射在目标上,在无人机与地面运动目标的实时距离和激光反射角度满足打击要求时,有人直升机机载激光武器会根据反射的激光进行制导并打击目标。根据无人机地面运动目标跟踪的任务需求,首先,提出使用直线带方法来对地面运动目标的运动状态进行估计与预测;然后,从固定翼无人机的控制规律出发,提出了一种基于二阶航向控制律的航路规划算法;最后,提出无人机地面运动目标跟踪算法,根据直线带方法的结果为无人机生成周期性航路点,并由航路规划算法规划满足跟踪要求和可飞行性的航路。本文的主要工作如下:(1)简要介绍了与无人机地面运动目标轨迹估计与预测相关的算法以及航路规划相关算法的研究背景、研究意义和研究现状,阐明本文的主要工作内容和组织结构。(2)使用直线带的方法对目标运动轨迹进行估计与预测:首先对轨迹点数据进行预处理,并使用卡尔曼滤波方法对轨迹点做滤波处理,然后将处理后的有效数据通过最小二乘法拟合直线并扩展为直线带,并且随着目标的移动实施更新直线带,最后输出结果为目标当前运动的方向与速度,并通过仿真实验验证直线带方法的有效性。(3)针对无人机规划航路的可飞行性问题,提出一种基于二阶航向控制律的航路规划算法:首先对算法所涉及到的相关限制条件、假设条件、以及二阶航向控制律本身进行了说明;然后对航向控制律生成航路的可飞行性进行证明并通过实验验证;最后在满足航路可飞性及相关限制条件的前提下,对基于二阶航向控制律的转弯算法进行研究,为无人机规划满足可飞行性的航路。(4)给出了无人机对不同运动状态下的地面运动目标实时稳定跟踪的目标跟踪算法,并通过仿真实验验证目标跟踪算法的有效性。