当今，小型无人直升机在民用以及国防领域拥有广阔的应用前景，世界各国科研人员越来越重视其发展，它是世界最热门的研究课题之一。小型无人直升机主要由飞行器及其动力系统、机载传感器系统、控制系统、以及其他搭载的电子设备如激光扫描仪、摄像头等组成。本人实验室长期从事小型无人直升机研究，具有丰富的研究经验,并积累大量的研究成果。本文是在实验室已有研究基础上，进行进一步的设计和应用。本文首先介绍亚拓Trex-700E型电动直升机的机械平台，同时搭建一套基于ARM7为控制核心的软硬件平台。接着介绍小型无人直升机系统模型、四通道模型以及GPS/INS导航相关理论。然后根据已有非线性数学模型，进行系统参数辨识工作，得到直升机姿态环各通道传递函数，依据此设计LQR姿态环（内环）控制器，并结合原有PID位置环（外环）控制器组成新控制器。通过软件仿真和试飞实验验证了新控制器的控制效果。根据新控制器，重新设计路径规划方案，对其实现主函数、模式函数、底层函数三级管理。最后，对新飞控系统进行调试与试飞，逐步完善控制器参数，令其达到理想跟踪效果。完成控制器参数调试后，实现了悬停模式、点对点模式、飞圆模式、混合模式等路径规划飞行任务。路径规划方案设计和路径规划实现与试飞为本文研究核心。路径规划实现与试飞的情况表明，新控制器跟踪效果好，鲁棒性强，新设计的路径规划方案能完成路径规划功能，使小型无人直升机按照预定算法实现自主悬停、自主飞圆、自主循迹飞行等飞行任务。