随着信息技术和计算机技术等高新技术的发展,民用和商业领域的无人机应用数量急剧增加,其中包括:环境监控、电讯、交通管理、灾难救援、井下巡检、桥梁检测。无人机避障技术研究一直是无人机研究的重点。由于无人机的工作环境比较复杂,所以必须提出一个普遍的、通用的定位解决方案,不受环境的约束。同时,为了提升设计效率,找到一种高效的无人机仿真建模方法。此外,设计一种实时性强、可靠性高的局部避障路径规划方法对于无人机这种比较复杂的系统来说也是很有必要的。本文从建模仿真、路径规划、位置估计三个方面出发,进行无人机的自动避障设计。首先,提出一种基于Simscape物理建模体系的四旋翼无人机物理建模方法,并且与传统的数学推导方式比较。其次,对传统人工势场法进行分析,针对人工势场法的缺陷,对其进行了改进。并且通过仿真,直观的验证路径规划效果。最后,提出一种结合了基于激光扫描的2D SLAM系统和基于惯性测量元件(IMU)的导航系统的激光建图技术进行建图。并且使用构建的地图,利用基于ROS的Navigation综合包进行无人机的避障飞行。本文通过比较基于数学推导方法和物理建模方法的建模仿真过程和结果,可知运用Simscape物理建模工具建立四旋翼无人机动力学模型更便捷,可以提高设计效率,并且可以通过PID调节器得到精确的四旋翼无人机线性化动力学模型。设计的改进传统人工势场法,在解决人工势场法局部最优、不可达和距目标点较远时斥力势场被忽略的问题的同时,保留了人工势场法算法简单、实时性高和收敛速度快的优点。同时,通过搭载飞行实验,验证了提出的位置估计方案在无GPS信号环境中的可行性和路径规划算法在实际飞行过程中的有效性。