着陆阶段是飞行事故的高发阶段,对导航系统的精度、可靠性、实时性要求很高。随着无人机在民用和军事领域的广泛应用,无人机的自主着陆导航成为一个迫切需要解决的问题。基于视觉的导航技术将传统的摄影测量、光学测量以及现代计算机视觉和数字图像处理等学科结合起来,具有高精度、非接触、抗干扰、成本低等优点,在无人机着陆中具有良好的应用前景。视觉导航需要事先对像机进行高精度标定,在着陆过程中对实时对目标进行跟踪、匹配,然后利用多目交会、位姿估计解算无人机的位置姿态,将之返回到控制回路,从而引导无人机顺利着陆。本文研究了无人机着陆视觉导航系统的关键技术问题,包括视觉导航系统的像机标定问题、多像机接力测量时的几何约束关系及其在目标跟踪匹配中的应用等。本文研究成果已成功应用于作者所在课题组研制的无人机着陆视觉导航系统。该系统参加了“中航杯-国际无人飞行器创新大赛”,顺利完成了无人机的着陆任务。本文的主要工作有:1、综述了目前飞机飞行及着陆过程中的各种导航方式,分析并比较了其优缺点。重点介绍了地基和机载两种基于视觉的无人机辅助着陆导航方法。2、介绍了像机成像模型,对各种近似模型中所蕴含的空间几何变换不变量进行探讨。3、针对地基测量中的大视场标定问题,给出了基于简易像机模型和无穷单应的两种标定方法;针对机载测量中单像机的内参标定问题,给出了基于平面靶板的标定方法。仿真与现场实验均验证了其正确性。4、针对地基测量精度随距离增大下降的问题,提出采用像机组接力测量的方法。对像机组之间的几何关系进行了研究,提出了利用三视图之间的三焦点张量来引导同名点的匹配方法并进行了仿真验证。5、在算法研究的基础上,设计了软件模块,应用于无人机着陆辅助系统,顺利完成了无人机的着陆任务。