随着自动控制领域的发展,无人机系统的应用前景越来越广阔。近几年,国内外在民用无人机市场有了快速的发展,无人机的智能化是目前研究的热点方向之一。在智能控制、视觉跟踪、三维航迹规划、多机空中交通管理等方面具有极高的研究价值。本文以四旋翼无人机作为控制对象,基于视觉处理算法、嵌入式软件开发、飞行器控制等研究内容,实现其对已知路径的检测与循迹。首先,本文分析了四旋翼无人机的结构及其飞行原理,建立坐标系和无人机动力学模型。基于自主循迹任务,介绍软件开发环境,搭建地面站平台,并提出整体设计方案。其次,本文依据四旋翼无人机的数学模型对其进行Matlab/Simulink仿真。设计串级PID、非线性自抗扰控制和线性自抗扰三种控制方案应用于四旋翼无人机的姿态控制仿真中。然后,本文引入SURF特征检测与匹配算法,实现对无人机循迹线路的检测与匹配,并对路径进行定位。基于轨迹边缘特征,引入Sobel、Canny、Laplace等三种边缘特征检测算子。基于降落点角点特征,引入Harris、Shi-Tomasi、FAST等三种角点特征检测算子。对六种检测算子进行清晰度和准确率比较。最后,本文搭建无人机测试平台,基于此实验平台,将线性自抗扰控制算法移植入PX4原生固件的姿态控制库中,进行悬停实验,并结合路径检测算法,成功完成无人机自主循迹的测试,达到了较好的效果。