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无人机是一类能够通过多个传感器感知自身状态和周围环境，进而进行自主决策，实现飞行目标的空中机器人。无人机导航系统发展到现在，已经具有了较为完整的系统体系，已发展出纯惯性导航系统（INS）导航、GPS辅助惯性导航系统（GPS/INS）导航、视觉辅助惯性导航系统（Vision/INS）导航等多种导航方案。本文以这些导航原理为基础，在 TIGER-90航模直升飞机平台上，研究和设计了基于多传感器融合算法的无人直升机导航控制系统。
本文先给出实现直升机自主导航所需的基础知识，其中包括直升机飞行控制原理、硬件系统构建、导航坐标系及导航方程、Kalman滤波算法、PID控制原理等。接着对现有的GPS/INS导航系统进行详细的分析研究。该系统实现了自主悬停、自主飞行、自主起降等基本功能，可以作为验证其他各种信息融合算法以及控制算法的实验平台，并为Vision/INS导航系统的开发提供理论基础。
鉴于GPS固有的局限性，本文提出了一种视觉辅助惯性导航系统。该系统借鉴GPS/INS导航系统的设计经验进行开发，目标是利用视觉系统部分甚至完全取代GPS系统。本文设计了一套基于Kalman滤波器的Vision/INS信息融合算法，并在Linux环境下实现了该算法，最后给出了实际实验数据与结果，并通过分析得出结论，本文所设计的Vision/INS导航系统具有较高的可行性。