无人机在当前的战争中起着不可替代的作用,本文围绕无人机的自主飞行控制与管理决策技术中的关键问题展开了设计与仿真。第一部分研究了基于开放式的分层递阶结构的无人机自主飞行管理体系结构。探讨了该结构的主要组成部分,对关键模块的结构和功能进行了研究。第二部分对所设计的结构中关键的模块进行了设计。首先设计了航迹规划模块和航迹跟踪模块。针对航迹规划的实际需要,将航迹规划划分为二维的航线规划和二维航线点之间的三维航迹规划;提出动态权值的三维LPA*的航迹规划方法对二维航线产生的航线点之间进行规划,对突然出现的新威胁,运用三维D* Lite进行实时重规划。其次对具有完全非线性特征的慢模态,设计了航迹角跟踪指令飞行控制器。再次对无人机自主控制的一项关键技术——自主起飞与着陆控制技术,进行了研究,对无人机起飞过程中三轮滑跑、两轮滑跑和离陆升空过程进行了纵向控制律的设计;对无人机着陆过程设计了定高系统、下滑波束导引系统、自动拉平系统和侧向波束导引系统,并进行了仿真验证。最后对无人机飞行管理中的任务规划与调度建立了任务管理系统。将一个完整的飞行任务通过Petri网分解出的若干子任务,用事件触发进行管理和调度,Stateflow对无人机进行复杂的逻辑判断,用GUI实现了一个友好的人机界面。第三部分在Windows平台上基于虚拟仿真软件MultiGen Creator、Vega和VC++研究了无人机自主飞行全过程的三维视景仿真,生动演示了起飞、飞行、着陆的全过程。