近年来,无人机依靠卫星导航系统在室外环境下得到广泛应用。与此相比,由于室内环境缺乏可靠的导航系统,无人机室内应用备受限制。为了让无人机有更多的应用场景,如何依靠无人机自身搭载的传感器完成未知室内环境下的自主导航,是打破无人机应用场景限制亟待解决的挑战与难点。为此本文以四旋翼无人机为平台,依靠搭载的二维激光雷达探测环境,使用基于ROS的软件框架,实现二维激光SLAM和二维避障,解决室内导航系统中的定位与避障问题。本文的研究内容主要有以下几点:1、根据室内自主导航系统的硬件平台与理论需求,分别建立了四旋翼无人机运动学模型、二维激光雷达观测模型、占据栅格地图模型。2、本文针对Cartogrpher对激光雷达数据进行运动补偿处理的缺陷。提出了基于顺序容器数据结构的激光雷达数据反序校正改进方案,以及基于动态时间戳增长值的数据处理优化方案。通过实验表明,改进方案可以有效降低激光雷达进行快速自旋运动导致地图混乱的问题,以及降低激光雷达频率波动对地图细节的影响。3、本文针对人工势场法存在的缺陷,通过引入随机搜索策略及修改引力公式的方法,解决了局部极小值问题及远目标产生引力过大问题。通过仿真验证了改进方法的有效性。4、分析了基于ROS的软件设计结构,完成了自主导航系统软件设计,在虚拟环境中对软件进行模拟飞行仿真,验证了系统的可行性与稳定性。将完成的系统软件部署至硬件平台,进行飞行实验,验证了本文的自主导航系统的应用价值。