无人机技术的迅速发展和机载电脑处理能力的快速提升,为无人机目标追踪技术提供了广阔的应用前景。在无人机目标追踪技术的真实应用场景中,很容易因为目标的高速移动或者相机视野的短暂丢失而导致目标追踪飞行任务执行失败,进而导致无人机难以控制甚至引发危险。因此,研究一套硬件和软件稳定性强的目标追踪系统对于无人机应用具有重要意义。所以本文从硬件、软件以及算法这三个角度去设计一套完整的无人机目标追踪系统,本文的主要工作内容如下:本文首先对无人机目标追踪算法及飞行控制算法等相关技术进行了详细研究分析。基于核相关滤波实时追踪速度快的优点和PID（Proportion-Integral-Deravative）算法反馈及时、超调量小的优点,本文选择滤波算法与PID算法作为本系统的算法原型。接着本文对无人机目标追踪系统进行需求分析与概要设计,从功能性与非功能性角度出发进行了详细阐述。定义了本系统必须满足的基本功能、性能、接口与数据需求,并且在此基础上进行概要设计,主要包括系统架构与系统模块设计。然后本文对无人机目标追踪系统进行详细设计与功能实现。从硬件模块与软件模块角度分别进行系统设计与实现,对系统开发整个流程的每一个核心模块进行了阐述,包括详细设计、模块实现和模块间关联等。最后对本文所设计系统进行实验验证。从飞行控制算法参数测试、目标追踪算法仿真环境测试、图传链路性能测试和目标追踪算法真实环境测试这四个角度进行实验验证与分析,实验结果表明本文设计的无人机目标追踪系统能够有效稳定地执行追踪任务,最终达到课题研究的预定目标。