跟踪地面目标是无人机在军事作战上的应用之一。随着作战任务需求的提升,单架无人机由于受限于种种因素而对目标的跟踪效果差强人意,多无人机协同跟踪地面目标能够发挥出更大的优势,也是近年来的研究热点之一。本文就多无人机协同跟踪地面目标问题,以中小型固定翼无人机为对象,进行多无人机跟踪地面目标的制导和规划方法研究。首先,对多无人机跟踪地面目标制导方法设计的研究背景和研究现状总结概述,确立了本文的研究意义;分别建立了无人机六自由度模型、三自由度模型、地面目标典型运动状态模型和无人机通信模型,在假设无人机飞行高度保持已经设计完成的条件下,将问题转化为二维平面内的典型Dubins车辆模型运动问题。其次,分别采用无人机的偏航角速率和线速率作为控制输入,拟设计新型单无人机环绕跟踪目标制导律和多无人机分布式协同制导律,分别对不同运动状态的目标进行仿真;更重要的是,考虑到固定翼无人机定距跟踪目标过程中由于转弯产生滚转角,并且由飞机滚转角来控制角速度时会导致横向的跟踪环绕过程和纵向的机间协同过程产生耦合性影响,进而根据非线性控制中的互联定理,拟将跟踪和协同视为既有标称项又有互联项的组合而成的互联系统,利用Lyapunov逆定理及其稳定性理论完成对互联系统的新型制导律设计,分别对子系统各自的标称部分渐进稳定性和互联部分的有界性进行了严格的数学证明,并得出在该制导律的作用下,整个闭环系统指数稳定的结论,对该系统的稳定性进一步增强论证。再次,考虑到制导律的局限性无法独立解决多无人机面对多机动目标问题,提出了一种基于自适应化学反应优化算法的规划制导方案,综合航路规划和任务规划问题,将无人机跟踪目标过程中的若干成本和约束进行加权求和作为指标函数;利用预测控制的时域窗口通过自适应化学反应优化算法迭代,寻求使得指标函数最小的最优解,完成了不同数量无人机对目标的任务规划与跟踪制导任务仿真。最后,考虑到多架无人机协同执行任务安全性问题,在新型制导律的基础上设计并验证了防碰撞制导律,对前文研究工作内容做出完善和补充。