近年来可控翼伞空投系统得到了广泛的研究,在军事、救灾等领域的应用越来越广泛,在飞行器回收领域内的应用也备受国际宇航界的重视。本文主要围绕翼伞空投过程中归航轨迹优化及三维计算机仿真等方面展开研究：1.介绍了翼伞系统结构以及空投过程中操纵的基本原理,根据翼伞在空投运动过程中所受力的不同,对翼伞系统进行了六自由度运动力学建模,给出了翼伞系统六自由度模型。2.通过对翼伞系统数学模型进行简化,提炼出三自由度翼伞数学模型,并提出了翼伞归航轨迹优化问题。在该优化问题求解过程中,不仅对控制变量进行优化,还引入了Time-scaling变换对时间切换点进行优化,通过灵敏度分析方法,显式给出了目标函数关于控制变量和时间切换点的梯度表达式,并对优化过程进行了Matlab仿真。仿真结果表明,与基于等分时间区间的分段常值控制策略相比,利用基于Time-scaling变换的优化控制策略不仅能使优化效果更好,而且在一定程度上缩短了优化时间。3.利用Matlab与VC++混合编程,在基于VC++下的OpenGL环境中对翼伞系统及其工作场景进行三维计算机仿真环境开发,形成了真实感较强的三维仿真效果。为进一步改善仿真效果,本文针对CRATES认知机器人高耦合实验和仿真架构进行了研究,实现了CRATES环境的搭建、翼伞模型描述文件的编写以及将翼伞模型加载到CRATES仿真环境中,为后续的工作和研究奠定了基础。