履带车辆因其较好的通过性与机动性能常应用于丘壑、碎石、野地等非道路环境,其安全高效的作业对驾驶人员的要求较高;此外,在危险的施工环境需要无人操纵。论文结合国家自然基金项目“多履带行走装置机电耦合动力学及自适应控制”(No.51775225),对履带车辆的路径规划与轨迹跟踪展开研究,提高车辆智能行驶水平,从而减少对操作人员的依赖。本文综述了智能履带车辆的研究意义与发展现状,包括讨论路径规划常用算法及优缺点,分析轨迹跟踪技术的探索历程与研究成果,论述模型预测方法的应用与控制优势,介绍导航定位常用方法与应用领域。对履带车辆的路径规划开展研究,基于栅格法建立履带车辆工作环境的栅格地图,这是实现路径规划与轨迹跟踪的模型基础;以路径最短为搜索原则,引入A*算法进行迷宫工况、随机地图与不规则障碍物等六个全局地图下的最优路径规划;使用三次B样条曲线,对已获得路径的转折尖峰点进行平滑处理。实验结果证实了路径规划算法的合理性与样条曲线平滑尖点的有效性。根据履带车辆平面运动时速度与转向原理建立车辆的运动学状态空间方程,建立基于模型预测控制方法的履带车辆轨迹跟踪控制器。介绍控制系统整体方案后,基于车辆模型将两侧履带速度作为控制输入求得系统的预测输出,对控制量加以约束后使用S函数建立模型预测控制器。开展不同预设车速的直线工况仿真,不同预测时域与控制时域的连续弯道数值模拟,以验证控制器的有效性并分析速度与时域参数对偏差的影响。基于卫星定位技术,进行履带车辆样机的轨迹跟踪试验。分析导航定位原理与常见误差后,基于载波相位差分技术提高车辆样机的定位精度。试验平台硬件上包括数据采集系统、控制执行系统与行走执行系统,软件上包括数据处理与优化控制部分。开展不同行驶工况的轨迹跟踪试验,结果表明导航跟踪系统能够实现较好的跟踪效果。