翼伞系统可用于精确空投和大型航天器的回收,应用前景广阔,是空投和回收领域研究的热点。而翼伞系统的航迹规划与控制作为无人翼伞系统自主寻的的核心,始终受到研究者的高度关注。翼伞的航迹规划与控制方面的研究,大多数假设无风环境或者设置恒定风环境,没有考虑到在执行实际任务当中风场的变化性。在此背景下,本文首先利用地形数据设置复杂风场仿真模型,并以该模型为飞行环境,对翼伞系统风场辨识、分段航迹规划以及轨迹跟踪控制进行研究。本文的主要研究内容如下:研究翼伞系统在风场环境中的飞行特性。引入翼伞系统六自由度动力学模型,分别在无风及顺风、逆风、侧风条件下测试翼伞滑翔、转弯、雀降动作的速度、姿态变化规律,分析风载荷对翼伞的影响;定量分析伞绳单侧下偏量与转弯半径及角速度的关系,为后文风场辨识方案以及航迹规划方案提供数据支撑。设计以坐标位移为输入量的风场辨识方法。以长沙市岳麓山周围地形数据为基础,通过FLUENT仿真模拟风场流动情况,建立复杂风场仿真模型;对比以速度为输入量及以位置坐标为输入量的两种风场辨识方法,并对较优方法加以改进,设计更优的风场辨识方案;对包含干扰信号的输入数据进行解前解后数据处理研究;在模拟风场环境中检验风场辨识方法。提出以实现自主逆风着陆为目标的翼伞系统分段航迹规划方法。按照分段航迹规划的思路,将翼伞系统完整航迹分为五个部分,明确了各部分的功能、目的、进入退出条件以及规划方式;以三阶贝塞尔曲线为基础设计末端制导段航迹规划方案,并添加风场辨识信息以及航迹在线更新策略实现逆风着陆效果;在仿真试验中检验规划方案。设计参数动态调整的翼伞系统航迹跟踪控制器。由航迹跟踪控制理论出发,研究在不同半径轨迹跟踪以及不同风的环境下的跟踪情况下,控制参数的优化选用并实现参数的动态调整;结合翼伞转弯飞行特性设计航迹跟踪控制器;在仿真风场环境中对规划轨迹进行跟踪以检验跟踪方案。本文的研究为翼伞系统的优化设计提供了一定的理论基础,为仿真研究的环境特别是风场环境的设计提供了思路。文中提出结合风场辨识数据的规划方案以及跟踪控制方案为翼伞系统的抗风设计提供了参考。