异构集群飞行器通过柔性配置不同类型、不同能力、不同载荷的飞行器,可实现灵活多样的作战能力生成,能够更好的适应复杂多变战场环境。异构集群飞行器协同执行任务时,对各架无人机的飞行时间有严格的要求,为了提高复杂任务执行的安全性和可靠性,时空四维(Four-dimensional,4D)协同航迹规划成为亟待解决的技术问题。时空四维协同航迹规划受到对抗条件下复杂环境、异构飞行器能力约束、强时间约束、多机时空冲突等问题的制约,难以采用单一方法实现高效的规划。基于以上问题,本文围绕异构飞行器时空四维规划中的协同规划建模、四维航迹规划算法、空间冲突判断与消解方法、时间协同与调整策略等问题开展系统深入的研究。本文主要研究内容包括:1、针对复杂环境与飞行器机动能力约束,建立异构飞行器时空四维规划模型。通过融合SRTM(Shuttle Radar Topography Mission)数据和多样威胁,建立规划环境模型;建立包括转弯角速度、爬升率、航时等在内的固定翼无人机机动能力约束模型;建立集群飞行器时间协同、空间协同约束模型以及协同规划代价模型。2、针对单无人机四维航迹规划需求,提出基于改进蚁群和3D Dubins的航迹规划与平滑方法及速度规划方法。基于加入时间维度的改进蚁群算法,对四维航迹进行规划;基于3D Dubins算法,平滑初始航迹以满足飞行器机动性能要求;进一步的,针对突发情况及航迹平滑带来的时间误差,提出速度连续变化的航迹规划方法和速度分段变化的航迹规划方法,并分析其适用性。3、针对多飞行器之间可能出现空间冲突,建立冲突判断与消解机制。搭建多飞行器航迹规划的框架,提出改进的多蚁群协同航迹规划方法;建立多飞行器空间冲突的典型模型,提出对应的冲突消解方法,并仿真验证了冲突消解机制的有效性。4、针对多飞行器间的时间协同调整,提出异构多无人机时间协同调整策略。提出三种时间调整策略:调整起飞时间、调整飞行速度及采取绕飞等待方案;对复杂地形进行区域划分,以规定策略执行范围,最后用三架飞行器的协同任务仿真验证了策略的配合方法和使用效果。