现代海事应用中,舰载直升机技术的作用日益凸显,特别是在海洋作战任务中,舰载直升机承担了海上侦察、反潜、运输、空中预警、电子战以及水雷战等多种使命。随着无人技术的日益进步,无人直升机系统终将取代有人机去完成上述复杂任务。为了能够执行海上任务,除了任务载荷能力外,无人直升机系统必须具备在移动平台的自主起降功能,其中自主降落是最重要的部分。本文研究了无人直升机在移动平台上的自主降落问题,包括直升机自主降落过程的状态描述、基于视觉特征点的直升机与移动平台间相对导航算法以及直升机控制系统设计三个方面的内容。论文首先研究了移动平台自主降落过程的状态描述。将直升机降落过程进行划分,给出了对应的状态描述,并从中提取出与自主降落过程紧密相关的五种运动模式。其中针对接近模式,设计了三种不同的接近方式,并分析了各种方式的优缺点。提出了降落时机的识别方法Ship-Helicopter Landing Limits(SHLLs),同时对下降过程方案进行了描述。通过对比各方案的优劣性,给出了适用于无人直升机系统的接近以及下降算法。在移动平台自主降落过程中,直升机系统需要明确相对于移动平台的状态信息,基于以上需求,论文研究了基于最速下降的航姿参考算法以及基于鲁棒高阶容积滤波的相对导航算法。针对直升机本身,首先通过最速下降法获取当前的姿态信息,而后基于平台上安装的特征点信息,采用高阶容积卡尔曼滤波算法来获取直升机相对于平台的状态信息。通过仿真,证实了相对导航算法的适用性。论文研究了直升机系统的动力学过程,给出了直升机系统的数学模型。该模型包含了直升机旋翼的挥舞过程,由于直升机系统耦合程度大,很难直接设计控制器来实现对系统的控制。因此论文假设直升机在降落过程中处于平衡状态,基于该假设条件对数学模型进行了线性化处理,将直升机模型划分为横向与纵向两部分,通过采用级联形式进行控制系统的设计。针对直升机航向角速率控制,论文采用了ADRC控制算法,而姿态、速度、位置环均采用了改进的PID控制算法。对于特殊的航向、速度以及高度环路,研究了前馈补偿算法,提高了控制系统的抗干扰性。除了直升机系统,论文研究了平台的数学模型,对海浪的运动采用了Longuet-Higgins模型进行建模,为分析平台与直升机系统之间的相互作用提供依据。基于以上两部分数学模型,论文研究了直升机相对运动控制过程,通过考察仿真结果,论文设计的针对平衡运动状态条件下的控制算法能很好的满足需求。论文以F-25B作为飞行平台,对直升机的控制系统进行了飞行试验,包括应用ADRC的角速率控制实验,降落过程中涉及的悬停、前飞、定高以及路径点模式的飞行实验等,实验结果表明采用本文设计的控制系统可以很好的实现对直升机系统的控制。