在军事作战中，无人机扮演着越来越重要的角色；再加上在民用领域如播种、投递包裹等，无人机也有很多应用的地方。因此迫切需要一种优异的无人机的发射与自主着陆过程方式，来保证其能安全完成任务。本文着重是对无人机发射与自主着陆系统的研究，主要工作如下：根据小型防空用无人靶机HT-80的发射技术要求，比较目前的滑跑起飞、弹射起飞、火箭助推发射、手抛发射、空中发射和垂直起飞这五种发射方式，选出适合HT-80使用的发射方式。在发射架要与HT-80的支撑点匹配和能承受发射过程中的负载等技术要求的条件下，采用catia设计出HT-80发射过程中使用的发射架的三维图，然后导出二维图，加工出发射架的实物。经验证，发射架能满足使用要求。对比惯性导航、GPS导航和视觉导航这三种导航方式，选择适合HT-80的着陆方式。分析拍摄到的跑道图像，用多种边缘检测算子检测图像中的边缘，对比检测出来的边缘图像信息，选择出最优的边缘检测算法。利用直线提取算法提取图像中的直线特征。依据地平线和跑道在图像中具有连续而且最长的特征，累加器中最大的三个值对应的直线即为我们所需要的。研究了一种基于地平面算法的无人机着陆过程中姿态角估算的改进方法。通过地面坐标系到摄像机坐标系的转换矩阵、机体坐标系到摄像机坐标系的变换矩阵、机体坐标系到地面坐标系的变换矩阵求解，确定无人机的姿态信息；利用无人机着陆过程中跑道的图像地平线和跑道数据等特征提取，在获得摄像机姿态角的基础上，计算无人机的滚转角和俯仰角，用跑道特征来估算无人机偏航角；通过矩阵变换解算出无人机的姿态角，并通过仿真进行了实验验证。该方法对摄像机的安装位置没有特殊的要求，解除了传统方法对摄像机安装位置的限制，简化了无人机姿态信息的求解方法。本文通过对无人机起飞和着陆过程的研究，完成了对无人机起飞方式的确定、基于视觉导航的着陆过程中的姿态角估计等功能，满足了能够估算姿态角的需求。为无人机的视觉导航问题的解决，提供了理论参考。