随着无人机技术的发展,使用多旋翼无人机执行电力巡线任务成为研究热点,并且使用率也在逐年升高。传统的多旋翼无人机是通过无人机驾驶员在地面观察或者通过无人机上安装的摄像头观察无人机所处环境,并操控无人机完成任务。而电力巡线过程中,操作员存在视野盲区,无法高效的执行巡线任务。本文针对电力巡线任务的场景出发,结合FPV技术,提供给无人机操作人员更为直观的飞行状态视野,并且设计了自主导航和避障算法,提高了电力巡线的效率,并且增加了巡线任务中的安全性。本文针对电力巡线工况下无人机执行任务的需要,提出搭载FPV和避障模块的无人机系统设计,并对设计方案进行仿真验证和试飞测试。本文首先推导无人机的飞行动力学模型和模型简化。然后基于构建的无人机模型对无人机的飞行姿态控制律进行设计,并进行仿真验证,找到降低通道耦合性的控制量,以便于后续控制器设计。之后本文针对无人机在巡线中的障碍物分布和避障方案进行研究,参考现有的无人机轨迹规划算法,并分析它们的优缺点,其中着重对实际场景下避障路径规划算法应用最为广泛RRT算法进行探讨,研究RRT算法及其一系列优化算法在本文的场景下存在的不足,并给出了算法改进方案。对改进后的避障航迹规划算法进行仿真实验,三维空间中,绕过障碍物的路径规划时间比传统算法缩短70%,穿越狭小通道的路径规划时间比传统算法缩短90%。然后本文提出了电力巡线无人机的避障控制方法,并相应的设计内外环结构的PID控制器。在仿真实验结果中,本文所设计的控制器具有良好控制精度和动态性能,稳定拟合参考轨迹,全过程偏差不超过0.15m,满足电力巡线使用需求。在已有避障控制算法的基础上,本文自主导航和避障系统的硬件和算法进行详细的设计,并且给出了测试结果,从测试结果显示,本文所设计的导航和避障策略运行稳定,符合预期。最后进行实际电力巡线试飞,对一处有12基杆塔的区域进行巡线试飞,共用时38min完成试飞任务。相比于人力巡线,大幅节约人力成本。最后总结全文,对本文的主要贡献进行说明,对不足和有待改进之处进行讨论。