当今无人机在军事、商业、民用和科研等领域使用广泛,国家、公司和科研机构都开始对其展开研究。飞控作为无人机的控制核心,负责完成控制信号接收、姿态解算、输出控制等功能。本文从实际应用和工程设计出发,对飞控中姿态解算部分算法进行改进,并进行实物的设计、开发与验证。根据嵌入式工程设计流程,对系统功能需求进行分析,设计了基于STM32的嵌入式硬件平台。本文对硬件系统的接口电路和电源管理进行了设计,主要包括微控制器外围电路、电源升压降压电路、USB接口电路、传感器和数传接口电路。并对PCB制作和元器件焊接中需要注意的问题进行了探讨。基于Linux下嵌入式开发环境,本文对软件项目文件结构进行规划,开发了Cotex-M3内核中的任务调度器。对调度器中的数据结构进行设计,编写相关的调度函数,研究调度器运行原理,并分析了中断对调度的影响,实现了ARM体系下的上下文切换功能。以该调度器作为基础,对捷联惯性导航中姿态表示和更新方法进行研究,分析各种传感器的优缺点和常用的数据融合算法,给出基于神经元PID的互补滤波器融合算法,并将其作为一个进程进行软件实现。对数据传输协议进行实现,使用无线通信将解算的姿态角上传到上位机,并对其稳定性、抗干扰性和精度进行分析。最后对软件占用空间大小和实时性进行测试和实验,验证软件性能。总的来说,本文对飞控姿态解算系统进行研究,实现了一种使用神经元PID互补滤波器的,小型化、低成本、实时性的姿态解算软硬件系统。