小型无人机在世界各地正得到广泛关注和应用,无人机地面监控系统作为无人机系统的重要组成部分也得到了快速发展。本文根据项目需求,针对小型固定翼无人机,在搭建的硬件平台基础上,以MFC对话框工程为框架,结合Google Earth API、ADO. Direct2D/3D等技术,设计开发了一套小型无人机三维可视化地面监控系统。系统具有无人机远程监控功能,可进行飞行状态数据显示、航迹绘制和规划、飞行数据保存回放、增程遥控等。此外,结合导航地图和经典最短路径搜索算法Astar,进行了无人机二维和三维航迹规划研究。本文在深入分析小型无人机地面监控系统研究现状和功能需求基础上,提出监控系统的软、硬件总体方案,并详细描述了地面监控软件的设计过程。针对监控系统和无人机之间使用无线数据通讯方式,设计了数据通信模块和精简数据传输协议。深入研究了基于Google Earth API的三维导航地图实现过程,对现有二维导航地图功能进行了改进。为了提高软件数据显示的直观性,软件使用Direct2D和Direct3D技术设计了虚拟航空仪表。为了提高飞行控制距离,提出使用数传电台发送飞行摇杆数据的方法,该方法已得到较好应用。针对飞行实验采集的实验数据,基于ADO和Access开发设计了数据存储模块,方便数据的回放和分析。在小型无人机智能航迹规划方面,本文研究了航迹规划的过程,并提出一种基于方向要素的障碍躲避二维航迹规划方法。在二维航迹规划基础上,对规划空间和规划方法进行改进后对三维航迹规划进行了初步探索。本文开发的小型无人机地面监控系统中各模块使用的开发技术和设计方法具有一定前瞻性,为以后研究工作奠定了基础。