无人机在军民领域具有广泛的应用背景,车载无人机也逐渐成为一个研究的热点。在这样的背景下,以实验室项目为依托,本问开展对其中关键的多旋翼无人机在车顶上自主着陆的研究。首先,设计了车载无人机自主着陆的总体方案,采用GPS加视觉处理系统来实现,具体是视觉处理系统搭载在无人机上,着陆图标放在车顶上,采用单目云台摄像机,当摄像机看不到图像时,系统采用GPS位置控制,使得无人机飞到目标车辆附近,当摄像机捕捉到图标时,转入图像视觉控制,使得无人机精确降落或者稳定跟随。其次,建立了所用摄像机的模型,并用MATLAB中标定工具箱对禅思X3云台相机做了标定实验,得到了摄像机的各个内参数。然后,设计了着陆图标,采用大小图标叠放在一起的形式,在图像识别的过程中不易丢失,无人机在高处就识别大图标,离得很近不足以看到完整的大图标时,就识别小图标。接着研究了图像处理过程(分为边缘检测、灰度化处理、阈值分割、二值化、轮廓跟踪),及其常使用的方法,通过对几种边缘检测方法进行仿真分析比较,sobel算子在线条柔顺度上做得更好,检测提取得更精确,因此,本文选择sobel算子作为边缘检测方法。本文采用经典PID控制算法,分别设计了静止平台自主着陆控制系统和运动跟随控制系统,并搭建了simulink模型进行了仿真分析,得到最优的PID参数,分析了脉冲干扰对无人机静止着陆的影响,不同车速对无人机运动跟随的影响。最后,将设计的控制系统用到实际的无人机上,进行了多次外场试验,得到了大量的实际数据,并拟合了相关数据的曲线,做了详细的分析,并把数据和仿真曲线作对比,根据实际效果验证了控制系统的有效性。