近年来,随着无人机及其相关技术的不断发展,越来越多的无人机正在被使用。而四旋翼凭借着其小巧灵活,对起飞场地要求极低等优点被广泛的应用到生活中的各个方面,如生活中的航拍四旋翼无人机以及电力巡检四旋翼无人机等等。作为最重要的降落过程,一直是关注度最高的问题。因此,四旋翼无人机自主降落技术的研究显得尤为重要。四旋翼的自主降落可以降低人为控制的困难程度,通过视觉辅助四旋翼进行降落目标的识别与定位,避免了可能因为遮挡而导致GPS信号失效带来的定位不准的问题。本课题取自无人机空地协同项目,项目要求四旋翼无人机可以自主起飞,在自主起飞之后进入任务模式执行外出作业。在低电量时,四旋翼可以自主返航并降落到特定目标上进行充电。项目中考虑到工作区域可能会存在GPS信号较弱甚至中断的情况,要求使用视觉辅助无人机进行视觉定位,随后进行降落。论文主要研究内容如下:首先根据任务要求,设计了将视觉检测到的目标位置作为反馈量,进而通过控制器计算出四旋翼的控制信号从而控制四旋翼飞行这一系统整体结构。然后根据系统整体结构,考虑系统精度要求以及运算量的限制,选择了主控计算机的型号以及摄像头的型号。其次,根据运算量的限制,选择基于标识物的目标识别与视觉定位方法,开展了对应标识物生成和识别算法研究。此外,通过分析目标识别算法,对算法进行ROI的优化。随后,根据识别出的目标特征点进行相对位姿计算,从而获取四旋翼位置与姿态控制器的输入信号。最后,根据四旋翼无人机的数学模型,建立四旋翼的控制结构图,其中控制器均选用PID控制器,然后根据控制结构图进行simulation仿真验证。通过分析仿真结果,设计了隶属度函数以及模糊控制率,使用模糊规则修正PID参数并进行仿真验证。与此同时,根据任务要求设计自主降落策略并进行实验验证。