随着无人机技术的快速发展,使无人机在军事、农业、监测管理及物流等方面得到广泛的应用。为了提高无人机在道路交通监管、地区环境监测、快递运送等服务中的工作绩效,本文设计了一套无人机自主沿路飞行系统,通过采用4G网络和引入道路检测的飞行方法,实现了无人机按任务中规划的路径自主飞行,使无人机在空域环境复杂的城市等环境中,安全、稳定、准确地完成飞行任务。本文首先介绍了无人机沿路飞行系统的研究背景及意义,分析国内外无人机地面站的技术现状,尤其是无人机自主飞行与多传感器数据融合定位技术的研究现状。接着在项目要求的系统功能与非功能需求基础上进行总体设计,将整个系统分成网络通信、数据处理、沿路飞行、用户界面四大部分,然后对系统功能、系统工作流程、地面站软件分别进行详细设计。其次,通过对沿路自主飞行的方法分析,结合城市沿路飞行时的环境特点,设计一种结合道路检测的沿路自主飞行方法,将视频传感器捕获的数据进行处理,获得所需的道路检测结果,对结果进行分析,针对普通、矫正、应急三种模式,提取不同的数值,再结合GPS等传感器数据,通过基于卡尔曼滤波的八方向PID控制器,对无人机进行控制。然后对系统中的各部分进行详细的设计和实现,完成人机交互、数据显示、数据通信、数据库存储调用和沿路飞行等功能。最后对系统各项功能进行了逐一测试,测试表明该控制系统与无人机能快速连通,可实时稳定接收、解析、存储和显示无人机回传的飞行信息,也能准确向无人机发送控制信息。测试结果表明,本系统除了具有数据通信与处理、飞行控制、地图定位、路径规划、参数设置、道路检测、数据回查、路径对比等功能之外,通过使用本文设计的沿路自主飞行方法,在沿路飞行功能中得到了良好的表现,达到了项目的需求。