目前无人机自主导航方法大多采用惯性导航与全球定位系统相结合的方式,而采用北斗卫星导航系统的自主导航方法较少。本文主要针对当前我国农用无人机自主导航方法的应用需求,采用北斗卫星导航与惯性导航相结合的方式,组装搭建了四旋翼无人机自主导航实验平台,设计了基于北斗的农用无人机自主导航系统,并在实验室环境和室外大田环境下进行悬停试验和自主导航飞行试验,经试验优化与验证,初步实现了农用无人机的自主导航。本文的主要研究内容及成果如下:(1)在分析现有农用无人机自主导航系统存在不足的基础上,结合农业中无人机相关应用方面的具体需求,选取四旋翼无人机飞行平台作为硬件平台进行组装搭建。自主导航飞行平台主要由飞行控制模块、惯性测量模块、北斗模块、驱动模块和通信模块组成。通过对各模块进行设计及安装调试,组装搭建了四旋翼无人机自主导航飞行平台。在硬件平台基础上,对基于北斗的农用无人机自主导航系统进行飞行试验验证,能够实现稳定自主飞行。(2)针对现有低成本北斗模块定位精度不高,不能满足农用无人机定位精度要求,本文对比分析了两种提高农用无人机定位精度的算法,加权最小二乘算法和扩展卡尔曼滤波算法。分别采用这两种算法对北斗定位数据进行算法优化,并对优化后数据进行对比及轨迹仿真。仿真优化结果表明,扩展卡尔曼滤波算法相比而言具有更好的优化效果,通过构建扩展卡尔曼滤波器对农用无人机定位精度进行优化,优化后无人机定位精度可达3.07m,平均定位误差为1.05m,初步满足农用无人机实际工作时的定位需求。(3)针对农用无人机作业环境的实际需要和使用要求,选取PID控制算法来进行飞行控制,最大-最小蚁群算法来进行路径规划,与提高无人机定位精度的扩展卡尔曼滤波算法共同组成了无人机自主导航系统的软件部分。经悬停试验和自主导航飞行试验验证,本文所设计的自主导航系统可实现:自主导航飞行时,垂直方向上,高度最大误差为2.98m,水平方向上,经纬度最大误差为3.65m,平均误差为1.81m。初步实现了农用无人机的自主导航,基本满足农用无人机的实际作业需求。