随着科技的发展与无线传感技术的成熟,农业生产正向着无人化迈进。农业机械作为无人化建设的重要组成部分,正由传统化向智能化进行转变。利用靶向喷药机器人针对病害作物进行精准施药,可大大降级农药对环境的污染。而具有定位导航功能的靶向喷药机器人,能够减少农民生产负担,有效地减少农药对人体的危害、提高产量、降低生产成本、扩大农民的生产规模。本文针对农业田间环境及温室大棚,研究了靶向喷药机器人定位导航技术,并开展实际应用,主要完成了以下工作:（1）设计了靶向喷药机器人定位导航系统方案。在对靶向喷药机器人定位导航系统功能的实际应用场景进行了需求分析的基础上,分别在硬件结构、关键部件选型以及在信息交换的软件环节等层面上开展了研究,提出了靶向喷药机器人定位导航系统的设计原则、总体框架。（2）设计了基于拓展卡尔曼滤波的紧组合定位算法。针对大棚蔬菜靶向喷药实际应用场景,分析对比了室内外主流定位系统的定位原理,并根据各定位的特点,选取了基于UWB定位系统与IMU定位系统的融合式定位方法,并设计了基于拓展卡尔曼滤波的紧组合算法,该方法够有效运用传感器与定位系统的优点实现优势互补,有效提升了定位精度。（3）设计了路径规划以及避障方法。通过对实际应用场景分析,利用网络栅格方法,对工作环境进行建模。相应的,对蚁群算法路径选择概率以及信息素的跟新进行算法改进,大大提高了路径规划的效率,同时使用了滚动窗口算法对局部进行路径规划,解决了避障问题。（4）实验与样机研制。在机器人操作系统（ROS）平台上,研发了组合定位模块、路径规划模块和运动控制模块的软件程序,搭建了大棚黄瓜病虫害识别及喷雾执行系统,研发了靶向喷药机器人,并在温室大棚内进行实际测试与应用。实验结果表明,本文所设计的靶向喷药机器人定位导航系统可以达到课题预期目标,满足课题研究要求。