近年来,多旋翼无人机在各个领域得到了广泛的应用。在电力巡检、农药喷洒、远距离测绘中无人机飞行高度需要随地形的变化而变化,例如无人机在农药喷洒的作业过程中,无人机始终保持与农作物冠层保持恒定高差,从而保证农药喷洒的更加均匀,减少农药的浪费。借助仿地飞行功能,植保无人机能够使用在不同地形,达到更好的植保效果。本文针对现有的仿地飞行系统存在实时性差,计算量大等问题,设计了一种基于激光雷达的仿地飞行控制系统,很好地解决现有技术中不足。仿地飞行的核心在于测距技术的实现。本文选择激光雷达实现测距,具体的设计方案为基于激光雷达设计测距系统,将距离信息传输给飞控系统,通过飞控系统实现仿地飞行。为了保证测距系统的准确性,论文设计了云台增稳系统,飞控将无人机姿态数据实时的发送给二轴云台,云台将无人机的姿态和激光雷达的姿态相结合,确保激光雷达的测距方向不变,始终测量的是无人机与正下方地面的相对高度。针对整个系统的实现,使用了双向无线数传,多旋翼在空中的各项数据可以实时传输到地面站,同时飞控系统能接收地面站发送的飞行任务,无人机会根据GPS确定目的地位置,然后调整无人机姿态飞往任务地点。本文首先设计了仿地飞行的硬件系统,其中包括激光雷达测距系统、二轴云台增稳控制系统、飞行器控制等系统;然后进行仿地飞行算法设计,包括无人机的建模、姿态解算、稳定控制和仿地飞行算法、云台增稳算法的分析;并介绍了仿地飞行的操作系统;最后通过试飞实验表明:该系统在只使用了单测距仪,减少了系统计算量,并能实现实时性较好的仿地飞行。