航母作为一种大型水面舰艇,所搭载舰载机的出动回收能力是衡量其海上作战能力的重要指标,而飞行甲板上舰载机的调运效率与其出动回收能力息息相关。由于甲板空间狭窄、环境复杂,舰载机路径规划与轨迹跟踪的好坏将严重制约着调运效率。牵引车是辅助舰载机移动的重要工具,在舰面、机库调运中都需要牵引车的配合,研究舰载机牵引系统的路径规划与轨迹跟踪对提高效率、保障驾驶员安全有着重要意义。本文以舰载机牵引系统为研究对象,对其在甲板上的路径规划与轨迹跟踪问题进行深入探讨。首先,总结了国内外舰载机调运技术相关文献,大部分文献集中在单舰载机的路径规划与跟踪问题,鲜少有针对舰载机牵引系统及多机协同运动的研究。分析了舰载机的标准移动流程以及在牵引与滑行模式下调运问题的区别,建立了无杆舰载机牵引系统的运动学与动力学模型,采用凸多边形对舰载机及牵引车轮廓进行描述,并分别针对完整性约束与非完整性约束系统提出碰撞检测方案。接着,在RRT算法的基础上引入目标偏置采样策略、距离度量方法和系统几何约束,并采用Reeds-Shepp算法扩张节点来改善路径平滑性;同时,在考虑非完整性约束的条件下,完成RRT*算法与混合A*算法在单舰载机牵引系统路径规划中的实现与改进。通过仿真实验量化对比上述算法的优劣,并给出了不同算法的适用环境。然后,提出一种基于模型预测控制（MPC）与自适应模糊PID控制的双层闭环控制器来解决舰载机牵引系统轨迹跟踪问题。该控制器在考虑各种物理约束的同时,能够保证系统的动力学稳定性。与反馈控制算法和LQR算法的对比实验表明,本文提出的控制算法对有初始误差的直线、大曲率正弦曲线与复杂甲板轨迹的跟踪效果普遍速度更快、跟踪精度更高、鲁棒性更强。最后,针对甲板调运中多任务同时运行的场景,提出多舰载机牵引系统动态路径规划算法。在单舰载机牵引系统静态路径的基础上,设计一种基于遗传算法的多舰载机全局最优调运路径规划方案;其次,为了在运动过程中达到协调避碰效果,在膨化方式、最优避碰速度选择等方面对相对速度障碍法（RVO）进行改进。仿真结果表明,该方案能够有效避免路径交叉与车体碰撞,且路径具有合理性与平滑性。