组合导航系统是多旋翼无人飞行器的重要组成部分,是其实现稳定自主飞行的基础。本文以作者所在实验室设计研制的6轴十二旋翼飞行器为实验对象,以国家自然基金为资金支撑,对机载多传感器组合导航系统这一关键技术展开研究工作。论文结合多旋翼无人飞行器动力学理论、传感器误差建模与校正理论与多信息源数据融合理论,针对多旋翼无人飞行器噪声统计特性、导航信息的需求特点、外部环境干扰等实际飞行条件,设计了基于多种传感器的组合导航系统,保证飞行姿态、速度、位置信息的精度和稳定度,最后通过飞行试验,验证导航系统。论文将从以下几个方面论述:(1)对多旋翼无人飞行器的动力学特性进行了研究,通过合理的假设与简化,建立了具有一定实际物理意义的新型多旋翼无人飞行器数学模型,研究多传感器组合导航系统信息融合技术的理论与方法,针对多旋翼无人飞行器动力学上的特性,确定组合导航系统的数据融合结构,同时完成力学编排和导航信息解算工作。(2)对主要传感器的特性和误差补偿进行了研究,建立了确定性误差和随机误差模型,通过椭球拟合法,一次校正多个传感器的确定性误差;应用Kalman滤波算法对随机误差进行了校正,实验效果良好。同时针对磁力计误差的特殊性,设计了一套磁力计校正方法,使用离线空间最小二乘法对控制量变化带来的罗差进行校正,得到了准确的磁力计数据。(3)进行组合导航信息融合技术的研究,建立信息融合系统数学模型,针对多旋翼无人飞行器自身扰动特点,设计了导航信息融合结构,改进了数据融合算法,保证得到的导航信息精确可靠,可以很好地支持无人飞行器自主飞行。(4)研究姿态稳定和轨迹跟踪控制方法,研究了飞行器的姿态稳定控制算法,解决了外界未知扰动对飞行姿态控制效果的影响,有效抵抗外部环境干扰;分别采用改进前后的组合导航系统进行轨迹跟踪飞行实验,完成对导航系统的考核,最终实现无人飞行器自主飞行。在论文的最后,进行了全文工作情况和主要创新点的总结,并对今后进一步的工作进行了展望。