近年来,随着科学技术的不断进步和社会需求持续增长,小型多旋翼无人机产业得以蓬勃发展。在与无人机相关的诸多课题中,目标跟踪作为诸多无人机应用中的一项子任务,一直受到国内外学者们的广泛关注。在执行任务过程中,通常利用无人机搭载的云台相机采集环境画面,从中识别出被跟踪目标,进而开展跟踪。然在在面对非合作目标时,目标可能从相机视野中暂时丢失,跟踪任务也往往因此而失败。为解决这一问题,本文利用多台无人机以协同执行任务的方式来降低目标丢失概率,保障任务的正常进行,具体研究内容包含以下几个方面:1)首先,根据任务要求设计系统功能架构,将整体任务分为单无人机地面移动目标定位、多无人机目标状态融合估计和多无人机协同控制三个子任务。然后,为了便于课题研究和系统验证,基于经纬M100无人机搭建了软硬件实验平台。2)采用基于视觉的方法,利用单台无人机对地面移动目标进行初步定位。首先,考虑到系统的实时性和可实现性,采用TLD算法作为视觉目标跟踪算法,并加入了机间目标特征信息共享策略以实现跟踪任务自动初始化功能。然后根据目标像素坐标,结合无人机状态数据进行坐标解算,得到目标定位坐标。最后采集实际户外数据进行实验,实验结果证明了定位系统的可行性。3)针对多无人机目标定位结果含有测量误差和噪声干扰的问题,本文采用基于一致性的分布式容积信息滤波算法进行目标状态融合估计。首先在Matlab环境下设计仿真实验对算法有效性进行验证,并提出一种策略来降低网络传输丢包现象对分布式计算的影响。然后利用C++语言实现算法,并将其编译为ROS下的分布式滤波节点,进行实验来验证其是否有效。4)针对目标跟踪任务下的多无人机协同控制问题,本文提出一种包含轨迹规划和跟踪的上层控制策略。在轨迹规划层面,采用多项式函数来描述各无人机期望分段轨迹,并考虑任务目标及实际约束条件,对多项式系数进行优化。在轨迹跟踪层面,将期望轨迹视为时变编队,采用基于一致性的分布式时变编队控制算法来跟踪各无人机期望轨迹。通过Matlab/Simlink仿真实验证明了所提出策略的有效性,然后基于搭建的实验平台设计分布式轨迹跟踪控制节点,并进行硬件在环仿真实验来验证轨迹跟踪效果。