飞机是现代社会最为迅捷的交通工作,无论是在军队还是民间都有着极其重要的作用,但陆地飞机的起降依赖高昂的机场跑道的建立,往往需要耗费大量的人力和土地资源,而利用水面这一天然的“机场跑道”实现飞机的起降能有效地解决这一问题,同时也能加强海域制空权,因此受到世界各地的广泛关注。水上飞机、航空母舰等都是实现这一途径的有效的方式,但缺点明显,发展困难。基于此本课题组首先提出了“微型航母”的概念,采用一种被称作摆渡飞船的新型无人水上飞机可使一架仅需少量改装的常规陆地飞机实现水面起降,在完全保留其优良气动性能的同时,还具有低成本和隐蔽性的优势,为了实现这一方式,摆渡飞船与常规飞机的安全和有效对接起着关键性的作用,而本文主要对双机的自主对接导航系统进行研究,研究内容和结论如下:提出了一种基于单目视觉的摆渡飞船位姿识别算法,用加载了红外滤光片的摄像头对安装了红外LED灯的摆渡飞船进行视频实时采集和处理以计算摆渡飞船的相对位姿。同时对摆渡飞船标志光点质心坐标各类提取算法的精度、抗干扰能力以及计算效率进行了对比研究,确定了一种适合机载设备的位姿信号获取和相关图像处理方法,进一步改进了视觉测量算法实现细节,在速度和抗干扰能力上都有着显著的优势,最后进行了仿真和模拟实验,表明该算法具有较高的位姿测量精度。提出了一种通过地面智能小车来模拟无人机空中交会对接过程的方法,搭建了智能小车实验系统,建立了智能小车的动力学和运动学模型,针对轨迹跟踪原理设计了智能小车的轨迹跟踪控制算法并采用了simulink仿真,仿真实验结果验证了轨迹跟踪算法的可行性。在进行真实的智能小车对接实验中,改进了全物理尺度的导航控制算法以解决中远距离测量不精确而导致控制不精确的问题。继而对前向纠偏,反向对接,以及双车对接实验中的关键参数进行优化,最后双车追击对接实验表明了该方案很高的交会对接成功率,证实了整个对接导航方案的可行性。