随着科技进步和社会生产力发展,飞行载体对自主着陆的需求日益提高。导航技术通过建立飞行载体与环境的空间几何关系,实现飞行载体的着陆引导,是飞行智能化、无人化发展的重要支撑。论文面向小型固定翼无人机的自主着陆,在现有的卫星/惯性组合导航技术基础上,围绕基于机载和着陆场的飞行载体位姿视觉测量技术,及其与卫星/惯性组合导航的结合方法,对处理过程中的标志检测与提取、误差特性分析等关键问题展开研究,通过建立机载和着陆场视觉联合辅助的组合引导着陆系统,实现载体安全、稳健地自主着陆,力图为固定翼无人机等相关飞行载体的自主着陆的发展提供支撑。主要研究内容和创新点如下:(1)研究了外界环境下多目相机的位置和姿态的实时监测方法。提出了一种多目相机位姿的两步联合在线监测算法,基于四元数形式的共线交会方程得到位姿粗值,再利用基于LM的稀疏光束法平差法获取位姿精确解,实测数据和仿真分析表明该算法可以实现对多目相机位姿的在线监测,且对系统噪声鲁棒性强,保证了着陆场多目相机位姿监测的稳定性。(2)研究了动态飞行环境下的标志图像特征检测与提取方法。提出了机载卫星/惯性组合导航辅助的有源标志中心点快速提取方法,将卫星/惯性组合解算的位置解作为标志物点坐标,进而辅助视觉方法量测像点坐标的粗值,再基于标志特征分布,利用局部背景减除的目标检测,及多边形逼近的轮廓分割等处理算法消除“拖影”影响,进而实现对非标准椭圆中心的亚像素级提取,确保了视觉定位的精度和实时性。(3)研究了几何约束条件下的视觉辅助的卫星/惯性组合导航算法。对视觉导航定位的误差特性分析的基础上,设计了视觉辅助系统的联合策略,进而提出了机载/着陆场视觉联合辅助的卫星/惯性组合导航算法,顾及视觉径向观测不敏感,以及多系统间存在的数据采样不一致,提出了基于视觉径向约束的多尺度EKF组合导航滤波模型,进行了三种不同观测条件下的组合导航实验,实测算例表明,与传统的卫星/惯性松组合导航,以及仅机载视觉辅助的卫星/惯性组合导航相比,该算法的位置精度更高,避免了观测量缺失带来的影响。