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随着无人机的广泛应用,无人机的定位系统研究受到了越来越多的关注,不论是在无人机应用过程中,对其进行导航牵引,还是在无人机完成任务后对其进行回收,这些操作都需要知道无人机的位置信息。虽然基于全球定位系统(GPS,Global Positioning System)的无人机定位系统成本低,定位精度可以达到10m,但是GPS信号在遮挡环境下其定位误差会急剧地增加,如室内环境、有天顶遮挡、或者在摩天大楼紧密林立的城区。因此,本文旨在探讨一种新的技术,即利用WiFi信道频率响应的信道状态信息(CSI,Channel State Information)结合惯性测量单元(IMU,Inertial Measurement Unit),来实现无人机的实时定位。这项研究探索了利用WiFi信号实现无人机定位的可行性,为将来基于WiFi的室内无人机定位系统的研究提供理论基础。基于WiFi信号辅助IMU实现无人机定位计算,本文提出了基于CSI的无人机惯性定位系统CILS(CSI-Based Inertial Localization System)。文章首先介绍了CILS的系统框架、CSI信号特征和惯性测量技术。然后,在本文中提出基于CSI的AOA算法,利用两根全向天线组成的小型天线阵列,结合网卡提供的CSI数据,解算出WiFi信号到达角信息。为了能够实现AOA信息与IMU测量数据的融合,进一步分析了WiFi测量模型和IMU测量模型,分别推导出其测量向量关于系统状态向量的测量方程。在此基础上,我们推导了融合这两种测量数据的滑动窗口估计器,通过解测量误差的最优化问题,得到系统状态向量的最优解,来计算出无人机的关键状态信息,实现了无人机的定位。本文通过仿真实验和现场实验测试了CILS系统,证明CSI-IMU定位算法的有效性。实验结果证明,与现有的GPS-IMU组合惯性定位系统相比,CSI-IMU无人机惯性定位系统在没有提升运算复杂度的前提下,达到与GPS-IMU系统相当的定位精度,结果证明CILS系统的平均定位精度可以达到1.6m。