本文以国内某型无人机为背景,主要针对无人机特殊的任务使命和运行环境,在惯性导航、卫星导航、蜂窝无线定位技术、视觉导航研究的基础上,提出基于自适应联邦滤波的SINS/GPS/视觉导航/蜂窝无线定位组合导航系统方案,使导航系统具备长航时自主导航能力。本文首先就无人机的飞行运动状态进行分析。以无人机的实际飞行环境分析为基础,选取地理坐标系和无人机本体系作为基准坐标系,定义无人机的姿态角:包括俯仰角、偏航角和滚转角,并推导了各参考坐标系间的相互转换关系。其次对组合导航系统中所需采用的各导航子系统(SINS、GPS、视觉导航系统、蜂窝无线定位)的位、姿、速解算原理进行必要的推证和分析。对捷联惯性导航系统进行了力学编排,得到捷联解算的位置、速度、四元数姿态更新算法;通过对蜂窝无线定位、视觉导航系统原理的研究和分析,给出辅助系统位姿解算算法。为修正INS的长时误差,本文利用自适应联邦滤波算法设计导航系统的滤波器。根据惯导模型及其误差传播模型,建立Kalman滤波器状态方程,再根据辅助信息源的量测模型,建立各个子系统的观测方程。采用滤波误差方差阵实时求取信息分配因子,提出自适应联邦滤波器,融合各子系统导航信息。最后根据惯性导航系统、卫星导航系统、视觉导航系统和蜂窝无线定位的性能指标,和各子系统导航精度特点,以高空长航时无人机的全飞行段轨迹数据为基础,分别对不同工况下的组合导航系统进行仿真分析,给出精度指标和验证分析结论,为无人机的总体设计提出参考。