近年来,无人机以其低成本、高安全性和灵活性等优点,在军事和民事领域得到了广泛的应用,执行目标追踪任务是无人机的重要应用之一。随着城市安全问题受到越来越广泛的关注,为了满足城市治安防控和管理需求,国家提出建设“天网工程”,无人机可作为维护城市安全的重要补充。因此,本文以城市环境为背景,研究无人机协同追踪地面移动目标的航迹规划问题,考虑无人机追踪目标的任务特点,采用不同的追踪模式对目标进行实时有效的追踪。以追踪快速运动的地面目标为背景,无人机采用持续模式执行追踪任务,对无人机的协同航迹规划问题进行研究。考虑城市建筑物对机载传感器观测视线的遮挡、无人机的控制输入代价以及传感器的能量损耗等性能指标,优化无人机航迹。按照性能指标间的重要性等级要求,设定不同优先级,结合模糊优化思想,利用变可域方法规划优先级约束。利用分布式模型预测控制,处理无人机的机动性能约束,无人机间的避碰约束以及无人机与建筑物间的碰撞约束。最后,构建持续模式下的无人机协同航迹规划模型,通过在线求解优化模型,得到无人机的协同航迹。考虑在实际的追踪任务中,目标运动状态多为未知,无人机需对目标的运动状态进行估计和预测。在城市环境中,目标分为沿道路直行和路口转弯两种运动状态,考虑在两种不同的运动状态下,目标的运动状态区别较大,提出基于多模型的扩展卡尔曼滤波及概率滤波算法,对目标的运动状态进行估计和预测。结合所提滤波算法及持续模式下的无人机协同航迹规划模型,构建持续模式下目标未知时的无人机协同航迹规划模型,完成对未知目标的持续追踪任务。以追踪和保护低速运动的地面目标为背景,无人机采用盘旋模式对目标进行追踪。针对城市环境下的无人机盘旋追踪移动目标的协同航迹规划问题进行研究,考虑将无人机与目标间的盘旋距离保持、无人机间的相对相角差保持以及控制输入代价作为性能指标进行航迹优化。结合性能指标间的重要性等级要求,设定优先级关系,采用目标规划方法对性能指标函数进行优化,并利用松弛满意度序方法规划优先级约束。此外,考虑无人机的机动性能约束和无人机之间的避碰约束。基于分布式模型预测控制方法,结合无人机动力学模型、性能指标函数及约束条件构建盘旋模式下的无人机协同航迹规划模型,在线求解优化模型,完成盘旋模式下无人机的协同航迹规划。