随着计算机视觉技术和微电子技术的快速发展，利用图像信息估计无人机飞行姿态和空间位置的研究成为自动导航控制领域的研究热点，为高自主级别的无人机控制系统设计提供了新的思路和实践。针对小型无人机撞线回收进近阶段的相对导航问题，设计了适用于撞线回收方式的计算机视觉导航系统，提出了一种全自动的基于图像信号的无人机相对导航算法，改进了基于模块匹配的运动目标跟踪算法，使其能够对尺度外形产生旋转平移等较大变化的目标进行有效地在线跟踪，并进行了在线仿真，结果表明该系统解决了回收系统中无人机目标的导航参数自动获取，目标自动识别和稳定实时跟踪等问题。提出了一种利用计算机视觉技术实现未知场景中无人机运动轨迹估计的导航策略，研究了基于视觉的同步定位和地图构建技术及其算法步骤，采用扩展卡尔曼滤波算法预测运动轨迹。仿真实验表明无人机可以搭载摄像机对场景中的特征进行跟踪，通过惯性组件和高度计实现无人机位置姿态等导航参数和运动轨迹的实时估计、环境稀疏特征地图的构建等问题，具备一定的理论价值和工程价值。