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提出了基于无损切换的无人机自主空中加油解决方案，建立了包括无损切换的双目视觉传感器、激光测距传感器以及扰动影响的无人机和硬式加油管的仿真系统；研究了近距离逼近与自动对接阶段的无损切换算法，双目视觉特征点识别与位姿估计算法，双目视觉测量与激光测距融合算法，分别对近距离逼近与自动对接阶段的位姿测量进行了仿真验证。结果表明，本技术方案可实现近距离逼近和自动对接的相对位姿精确测量，且具有较强的实时性、准确性和鲁棒性，保证了自动空中加油的平稳跟踪引导和自动对接。