随着航空技术和无人机性能的不断发展,航迹规划技术作为无人机自主导航的关键技术,俨然成为无人机领域的一大研究热点。无人机航迹规划是指在分析飞行环境、飞达目的地时间以及燃料消耗等因素的基础上,为确保无人机安全完成飞行任务而进行理想轨道的规划。本文的研究内容主要涵盖飞行环境建模、威胁处理、无人机航迹规划算法以及突发情况下的替代航迹在线规划算法,并在此基础上进行无人机监控系统的研发。首先,对航迹规划相关问题进行数学建模,包括航迹空间和飞行航迹的表示方法、飞行航迹的基本约束条件和评价方法。其次,介绍原始数字地图的建立过程,引入双线性插值技术达到获取更加精确的高程数据信息的目的。同时通过建模方式将威胁数据快速融入到经过插值处理的高程数据中,从而建立等效高程图。在此基础上对离散航迹规划算法和在线航迹规划算法展开研究,其中离散航迹规划分别利用A*算法和遗传算法加以实现。针对A*算法搜索区域大的问题提出以下改进措施：利用无人机自身约束条件缩小搜索区域、使用最小堆的方式管理OPEN列表、使用双向搜索策略进行路径搜索。改进算法既减少了搜索空间又提高了搜索速度。针对遗传算法进化慢的问题,对航迹是否可行进行划分,采用不同的遗传操作算子对这两类航迹进行操作,此方法可以提高最优航迹的搜索速度。实验结果表明结合改进A*算法与遗传算法能较好的解决在线航迹规划问题。最后,在改进A*算法的基础上设计开发了无人机监控系统,该系统不仅实现航迹规划功能,还具备实时监控无人机的飞行参数的能力。为解决链路数据利用率低的问题,本文设计了一款数据传输协议,并在无人机监控系统平台上得以仿真实验。