近年来,小型飞行器在人类的生产和生活中得到了进一步普及,但现阶段绝大部分的飞行器都需要在空旷的环境下依赖人为操控才能进行飞行。如何通过搭载传感器并进行算法设计,使小型飞行器能够在复杂室外环境中对动态目标进行自主跟踪飞行一直是近年来移动机器人领域的研究热点。本文提出了一种小型飞行器面向复杂室外场景的自主动态目标跟踪方法,通过在飞行器上搭载微型工控机、视觉传感器、二维激光测距仪等传感器,使飞行器在对目标进行视觉跟踪的过程中能够进行自主避障飞行。要实现小型飞行器对动态目标的自主跟踪飞行,其基础是找到一种效率和准确率都出色的目标跟踪算法。通过比较多种目标跟踪算法,本文提出了TLD-KCF算法来对目标进行实时跟踪,同时估计动态目标相对于摄像头的位置,以配合小型飞行器进行从当前点到目标点的自主路径规划。此外,本文还提出了一种基于椭圆切线构造的机器人路径规划算法。该算法借助椭圆对障碍物区域进行包围,利用点对椭圆的切线生成进行路径的二分探索,并进行点对椭圆的切线生成和椭圆对椭圆的近似公切线生成等一系列处理,获得从起始点到目标点的所有备选路径,最终通过代价函数挑选出最优路径。该算法克服了传统方法计算量大、路径不够平滑等问题,能在较少的时间内获得较优且平滑的路径,可以满足小型飞行器进行快速路径规划的需求。本文以大疆的M100飞行器作为平台,通过实验验证了小型飞行器在复杂室外场景下的自主目标跟踪系统相关算法的实用性和有效性。