多旋翼无人机具有可垂直起降、机动性强、结构简单、成本较低、安全性高等优点,在军事侦察、气象勘测、抢险救灾、管道探测等方面具有重大的实用价值和广阔的发展前景。本文就航迹规划与监控系统中关键的问题开展深入的研究,目标是开发一套具备航迹规划、视景显示和状态监测功能的地面监控系统。借鉴国内外知名的研究成果,并结合主流的技术,确定了研究思路：首先利用地形模拟和威胁建模的方法构建飞行环境,并在此基础之上,分别利用稀疏A*算法和基于正交策略的粒子群算法对多旋翼无人机的航迹进行规划,最后,模块化设计地面监控系统。在航迹规划方面,将飞行约束和环境威胁因素纳入搜索策略中,有效地裁剪搜索空间,给出了一种适用于三维航迹规划的稀疏A*算法。在合理设计代价函数之后,给出了基于稀疏A*算法的三维航迹规划的仿真结果。在分析比较了全局版本和局部版本的粒子群算法之后,给出了一种用正交试验提高算法稳定性和收敛速度的改进策略。同样地,仿真实现了基于正交策略的粒子群算法的三维航迹规划。在软件设计方面,为提高系统的灵活性与兼容性,采用模块化的设计思想搭建了基于MFC的地面监控界面。地面监控界面中设计了通信控制模块、数据显示模块、命令控制模块、数据保存模块和航迹规划模块。航迹规划模块采用Google map API实现地图定位,并将运行于MATLAB的规划算法封装成COM组件加载到航迹规划模块中。3D视景显示模块采用UDP通信实现FlightGear与地面监控界面的数据交互。经过测试,软件能够实现航迹规划、视景显示、状态监控的功能。