社会的迅速前行,无人机因其具备功能强、造价低等优势,在各领域普遍适用。其在很多领域已经逐渐取代有人机。其中无人机航迹规划是无人机在实际应用中需解决的首要问题,单一任务点的规划已无法满足多任务场景,因此针对无人机多任务点航迹规划的研究与无人机编队系统的研究也日趋增多。以此,本文针对无人机单一任务点航迹规划、多任务点航迹规划、无人机编队飞行问题进行研究。首先,提出一种基于人工势场和快速随机扩展树算法结合的无人机路径规划方法。通过引入目标引力的思想,以此改进传统随机扩展树算法搜索效率低的问题。同时引入贪心策略思想,进行冗节点的去除,加入过渡轨迹生成策略,进行路径拐角处的平滑处理。从而提高了规划的速度和质量。最后进行了仿真实验验证,实验表明了在相同的飞行环境下,航迹规划时间缩短约56.2%,航迹长度缩短约25%,并且减少了无人机转角的次数,从而减小了无人机的损耗。其次,通过分析传统粒子群算法应用在路径规划中所遇到的问题,提出一种基于改进势场粒子群算法的无人机路径规划方法。通过将人工势场算法引入到粒子速度与位置的更新公式中,以此改进标准传统粒子群算法缺陷,通过简单与复杂仿真环境下验证了所提出算法的可行有效性。再次,提出一种基于并行精英粒子群算法的无人机多任务点路径规划方法。首先借助于自适应精英粒子群算法计算出任意两个目标点间的安全距离,并形成相应的安全距离矩阵;其次,运用粒子群算法根据安全距离矩阵寻出最优次序;最后按照最次顺序,实现无人机多任务点路径规划。并引入并行计算概念,以此提高程序算法的运行效率。仿真结果表明该算法的可行性。最后,针对四旋翼无人机进行单机控制和编队飞行控制的研究。首先设计双闭环PID控制器以此实现对单一四旋翼无人机的控制,通过MATLB仿真平台,进行仿真分析控制器性能,其次运用领航-跟随算法,实现四旋翼无人机编队,设计了圆形轨迹跟踪实验,实现了基于四旋翼无人机的直线编队的圆形轨迹飞行,并实现了圆形队形的保持,并保持该队形实现了旋转平移运动。