四旋翼无人机现已广泛应用于各种民用与军事领域。其本身结构简单、体积较小、运动灵活、易于控制、飞行稳定且成本较低,上述特点使其相较于固定翼无人机来说,在某些特定场合使用效果更好。如高空摄像、无人机表演、地形勘探、电力巡航、军事侦察等。广泛的应用领域,广阔的市场需求,使得众多国家都将对四旋翼无人机的研究放到重点发展领域,众多无人机厂家及专家学者投身该领域,不断推动着四旋翼无人机的设计与理论研究。随着最近多年的发展,包括四旋翼无人机相应理论算法的研究及软硬件方面的设计优化等,四旋翼无人机无论在性能上还是功能上都有了长足的进步。本文主要从以下几个方面进行研究:（1）分析了该选题的研究背景与意义,对四旋翼无人机能够起到的作用与带来的影响进行了说明,并对当前的研究现状进行了分析。以“X”型四旋翼无人机作为研究对象,分析了其机体的结构框架,并对几种飞行运动方式的受力情况与飞行原理进行了研究。（2）对四旋翼无人机进行了硬件与软件设计。硬件上包括四旋翼无人机机体及遥控器两部分电路,在设计好总体硬件框架的基础上,再分别对各部分硬件电路进行设计。软件方面首先对程序的整体框架进行了搭建。再采用结构化、模块化的编程思想,分别对各个模块进行设计,并展开说明了各个模块的原理与实现逻辑。对比分析几种常用嵌入式操作系统并选用了μcos II操作系统。对程序的编译、链接原理进行了剖析。（3）对四旋翼无人机在用到的算法方面进行研究。包括对四旋翼无人机飞行状态的稳定控制和飞行姿态的高精度检测。四旋翼无人机能够根据遥控器的指令完成各种飞行动作,离不开其中的飞行控制算法,因此本文首先对其控制算法进行了研究。而机体姿态角的高精度解算是其能够稳定控制的前提,本文在传统互补滤波姿态解算方法的基础上进行研究并改进,优化出一种改进的互补滤波姿态解算方法。并对该算法进行了相关测试,结果表明能够取得更好的解算效果。