随着无人机相关技术愈发成熟,智能化程度越来越高,无人机已经被广泛地应用于各个领域。然而当无人机在执行任务时,如何有效进行自主航迹规划已经成为当前研究热点,因此开发出高效的航迹规划算法尤为重要。本文针对无人机航迹规划算法展开研究,首先针对二维平面内的A*算法和动态窗口法航迹规划转折点多、航迹长度冗余等问题进行了改进,接着针对三维空间中的麻雀搜索算法容易陷入局部最优问题进行了改进,最后基于Pixhawk飞行控制器搭建了无人机自主航迹规划系统并进行实验测试与分析。本文的工作与创新主要如下:1.针对二维平面的航迹规划问题,融合了一种改进A*与IDWA（Improved Dynamic Window Approach）的动态航迹规划算法。首先通过改进A*算法扩展搜索机制,解决航迹规划过程中转折点较多,航迹长度冗余等问题。其次在动态窗口法的方位角评价函数加权系数中引入环境障碍物分布率,解决算法易陷入局部最优问题。仿真结果表明改进动态窗口法的航迹长度减少了18.43%,规划时间缩短了56.28%。最后基于改进A*算法重新设计了一种评价函数,使无人机在躲避障碍物的同时又能保证全局航迹最优。2.针对无人机在三维空间中的航迹规划问题,改进了一种麻雀搜索算法用于航迹规划问题的求解,并建立了无人机三维空间规划模型。首先通过Logistic-tent混沌映射初始化种群;然后在发现者-警戒者位置更新过程中,自适应改变种群个体的位置和数量,加快算法在后期的收敛速度;最后利用高斯-柯西变异策略提高算法的搜索能力。本文选用了其他5种对比算法分别从测试函数和Wilcoxon秩和检验验证改进麻雀搜索算法的有效性,并将改进算法用于无人机三维航迹规划问题求解。仿真结果表明,EMSSA算法相较于ISSA算法寻优精度提升了4.11%,相较于SSA算法提升了9.51%。3.通过对上述航迹规划算法的研究,从软硬件以及数据通讯等方面设计了基于Pixhawk飞行控制器的无人机自主航迹规划系统,并从姿态控制和位置控制回路上验证本文选用飞控平台的稳定性和可靠性,最后分别在仿真平台和室外环境中进行航迹规划测试。测试结果表明,本文设计的四旋翼无人机航迹规划系统可以有效地进行自主航迹规划与避障飞行。