无人机已广泛应用于现代战争中,承担着侦查,信息获取,军事打击等各种任务。自主空中加油可在无人机飞行过程中为其补充燃油,增大无人机的作战半径和有效载荷,为无人机提供续航保证。本文针对自主空中加油多传感器组合导航和对接控制问题进行了探索与研究。首先,通过加、受油机的相对位置关系完成了相关坐标系的建立,对无人受油机进行了六自由度非线性模型描述。考虑到精确模拟空中加油的对接过程,对空中加油过程受到的大气紊流、加油机尾涡流等气流干扰进行了建模,并建立了加油锥套的运动模型。其次,设计了多传感器自主空中加油导航系统。为了获取精确的无人受油机与加油锥套的相对位置关系,提出了基于视觉和GPS的组合导航系统,对GPS和机器视觉传感器进行了建模,设计了基于线性插值法和扩展卡尔曼滤波算法的数据融合系统,结果表明基于扩展卡尔曼滤波算法的数据融合系统得到的导航信息有更高的精度。再次,设计了基于L1自适应动态逆的对接跟踪控制系统。考虑到气流干扰对无人受油机的影响,在动态逆对接跟踪控制器的基础上加入了L1自适应系统补偿气流干扰带来的动态逆误差,结果表明,通过引入L1自适应补偿系统能有效提高控制系统的鲁棒性和抗干扰能力。最后,建立了基于视觉/GPS的空中加油综合仿真验证系统,对无人机自主空中加油对接过程进行了数值仿真,验证了所设计多传感器组合导航系统和L1自适应动态逆控制系统的有效性。综合仿真结果表明,基于视觉/GPS混合引导的空中加油对接跟踪控制系统能有效抑制气流干扰的影响,实现无人受油机与加油锥套的精确安全对接。