Los sistemas aéreos no tripulados autónomos (UAS) están teniendo un impacto creciente en la comunidad científica. Uno de los problemas más desafiantes en esta área de investigación es el diseño de sistemas robustos de detección y evasión de obstáculos en tiempo real. En el campo automotriz, las aplicaciones de sistemas de detección de obstáculos que combinan radares y sensores de visión son comunes y están ampliamente documentadas. Sin embargo, estas tecnologías no se emplean actualmente en el campo de los UAS debido a la gran complejidad del escenario de vuelo, especialmente en entornos urbanos. En este artículo, se propone un sistema de detección de obstáculos en tiempo real basado en el uso de un radar de 77 GHz y una cámara estereoscópica para su uso en pequeños UAS. El sistema resultante es capaz de detectar obstáculos en un amplio espectro de condiciones ambientales. En particular, el sistema de visión garantiza una alta resolución para distancias cortas, mientras que el radar tiene una resolución más baja pero puede cubrir mayores distancias, siendo insensible a las malas condiciones de iluminación. La arquitectura de hardware y software desarrollada y el algoritmo de detección de obstáculos relacionado se ilustran dentro del proyecto europeo AURORA. Los resultados experimentales realizados con un pequeño UAS muestran la efectividad del sistema de detección de obstáculos y de una estrategia de evasión simple durante varias misiones autónomas en un sitio de prueba.