无人机自组织集群因其具有较强的协同作战能力,将是日后应用的一种主要趋势,而高效的无人机集群任务规划体系对于最大限度地发挥无人机性能优势,具有十分重要的应用意义。本文以具有自组织特点的无人机集群系统为研究对象,针对复杂三维环境下的集群对地协同打击和空中动态对抗两类典型协同攻击任务,从网络交互拓扑、协同目标分配、自主航迹规划三个关键技术角度,研究了无人机集群自主任务规划实现方法。主要工作内容如下:对整个无人机自组织集群系统进行了分析建模。在此分析了典型的对地协同打击任务和空中动态对抗任务的约束条件,阐明了任务的最终目标,对任务的执行过程进行初步分析分解。对整个自组织集群系统从宏观和微观两个层面进行分析建模。并且从任务执行的算法层面构建了网络交互模型、协同目标分配模型、协同航迹规划模型。设计了一种无人机自组织集群对地协同打击任务规划方法。在网络交互拓扑模块,为优化网络提出了基于S-LEACH协议的网络拓扑设计方法,并采用CSMA/CA协议来减少簇内、簇间的冲突。在协同目标分配模块,在以综合态势优势评估值作为中标标准的基础上,考虑不同协同分配任务存在的约束条件,以及同类型任务负载均衡问题,提出了改进的合同网算法。在自主航迹规划模块,在对RRT-Connect算法的效率进行改进后,结合协同航迹规划约束条件,提出了基于改进RRT-Connect的航迹规划算法。采用仿真验证了设计方法的有效性。设计了一种无人机自组织集群空中动态对抗任务规划方法。在网络交互拓扑模块,提出了具有动态遮挡特性的网络拓扑设计方法,构建出冗余量较低且相对稳定的拓扑网络。在协同目标分配模块,在目标威胁评估时采用了一种基于权重自适应的评估方法,在分配结果求解时,在NSGAⅢ算法上引入了自适应交叉变异算子、SA和基因分布集合,提出了一种基于自适应SA-NSGAⅢ算法的目标分配算法。在自主航迹规划模块,在SAC规则基础上进行扩展设计了规则集,并设计了基于状态转移的运动控制器,来实现动态的集群航迹规划。采用仿真验证了设计方法的有效性。实现了系统仿真平台的设计与开发,对系统的整体功能进行了可视化集成与展示,开发出了一个操作简单且具有引导性的仿真平台。