随着现代科技的深入发展和各国军事理论的不断壮大,小型无人直升机的应用已经成为当今研究热点之一。飞行控制器设计与地面数据通信平台是研究小型无人直升机的重要问题,而后者是前者研究的基础。应用机理建模与小扰动线性化方法研究得到小型无人直升机模型,并采用姿态、高度和位置的串级PID控制器,开展了系统仿真实验。根据系统实现要求,采用STM32微处理器搭载导航系统等模块,集成设计飞行控制系统,为便捷观察直升机飞行姿态数据,提出基于Labview软件设计直升机数据通信系统,实现姿态数据曲线与GPS定位信息可视化。本文的主要工作如下:1.在分析国内外小型无人直升机研究现状的基础上,首先讨论了直升机结构特点和机体坐标系与惯性坐标系之间的转换关系,运用机理建模方法建立小型无人直升机的数学模型,并通过小扰动法对直升机非线性模型线性化,得到线性状态空间模型。然后运用串级PID控制原理分别设计了小型无人直升机的姿态控制器、高度控制器与位置控制器,并对控制器设计进行了仿真验证。结果表明,姿态、高度控制器能够快速响应并满足系统控制要求,位置控制器可在较短时间内实现点位置与复杂三维空间曲线的跟踪。2.根据系统结构设计要求,设计了飞行控制的软硬件系统,主要对主控制器、导航系统模块、供电系统、舵机与驱动电路等所需硬件选型与模块电路进行设计,分析了软件结构设计与程序运行流程,最后对飞行控制系统集成测试。3.运用数据通信与数据融合原理,分析通信性能指标与四元数解算方法及过程,设计卡尔曼滤波数据融合算法。设计基于Labview的直升机地面数据通信平台,进行了数据采集与解析、电子地图与数据存储设计,通过静态测试与实际飞行实验,验证了系统平台的实时性与有效性。