四旋翼在很早之前就已经有人研究，但是限于当时的科技还不够发达，因此并没有引起大家的重视。进入21世纪之后，随着科学技术的不断发展，以及微机电、微导航技术的出现，引来了四旋翼发展的新时代，各国都开设有相关的研究机构来对四旋翼飞行器展开研究。四旋翼拥有控制灵活、体积小、重量轻、稳定性好、可垂直起降和定点悬停等特点，不论是在军事上还是民用上都拥有非常广泛的应用前景。本文首先是对四旋翼飞行器的结构组成和工作原理进行分析，并以此为基础建立起四旋翼飞行器的动力学模型。然后按照设计要求，提出了飞行器控制系统的总体方案，主控制器采用的是ARM公司推出的STM32微控制器；姿态传感器采用的是MPU6050，它内部已经集成了三轴陀螺仪和三轴加速度计；航向测量模块采用的是高灵敏度的HMC5883L磁航向计；高度测量模块采用的高精度的BMP085气压高度计；定位导航模块采用的是GPS定位系统，定位芯片采用了u-blox公司生产的NEO-6M芯片；无线数据通信模块采用的是NRF24L01模块实现。硬件部分设计完成之后，开始对飞行器软件架构进行综合设计。首先是完成各机载传感器的数据采集，然后采用卡尔曼滤波的方法对传感器数据进行融合处理；采用PID控制算法实现了对飞行器的姿态控制；根据STM32的捕获输入功能，捕获接收机接收到的地面控制信号，完成对飞行器的控制作用；另外，系统中还加入了无线数据通信链路，通过这一模块能够实现地面系统与机载系统之间的数据传输和控制指令传达的功能。最后对飞行器进行了飞行试验，首先是地面静态测试，测试各种状态下飞行器的姿态信息，并将测试到的姿态信息传输给上位机进行姿态显示；然后是进行四旋翼的空中动态飞行实验，分别进行了垂直运动，前进后退，左右侧飞，左右偏航等试验，经过测试，飞行器能够接收到地面控制指令并完成相应的飞行任务，飞行状态稳定，抗风能力较强，可实现空中悬停。