空中机器人作为一种机动性强、体积轻巧、操作灵活、智能化高、无人员伤亡的高空工作平台,在军用侦察、高空航拍、管道勘测、环境监测、喷洒农药、物资运输等军用、民用领域具有十分广泛的应用价值。对于任何一个空中机器人而言,准确的状态监测与精确的控制是一切应用的前提,因此本文的主要内容集中在传感器数据的处理进而对空中机器人的状态进行监测,并且对控制技术进行研究。首先,本文通过对空中机器人相应的传感器特性进行了研究,利用递推平均滤波方法,对传感器的原始数据进行了处理,以减小传感器的输入误差,改善传感器的静态、动态特性;然后通过数据融合方法和姿态解算算法,得到空中机器人的准确的姿态和位置信息,从而实现对空中机器人状态的监测。在此基础上,通过对空中机器人单个旋翼的受力分析,建立了线运动和角运动方程,通过对其简化和解耦,得到姿态和高度解耦的数学模型;此外,进一步研究空中机器人的飞行原理及数学模型,建立了控制系统的控制律;然后,在研究PID控制算法的基础上,设计了 PID控制器并进行仿真分析;最后,通过数据融合算法与PID控制算法实现空中机器人悬停的精确控制。实验结果证明了本文所设计的空中机器人的状态监测方法和控制方法的可行性,能够完成对空中机器人的监测与控制工作。