随着科技力量的进步,人们触及到的未知领域越来越广泛,有时不得不进入未知的危险区域进行探索发现,具有机动性高,操作灵活等特点的四旋翼飞行器能够代替人进入危险的区域进行高危工作。高性能四旋翼飞行器的设计就成了急需解决的最大问题,当然在很大程度上依赖于MEMS (Micro-Electro-Mechanical System,微机电系统技术)的发展。基于DSP (Digital Signal Processor,数字信号处理器)的控制系统开发,充分利用了集成在DSP芯片内部的硬件浮点库,大大提高了系统的运算能力和系统运行时的负载能力。本课题设计了一个基于DSP的四旋翼飞行器系统,自行设计了飞行器控制板部分,并在此基础上进行了整个飞行器系统的软件开发,包括惯性导航算法的研究和控制算法的实现,以及整个系统框架的设计。整个系统是采用软件和硬件协同设计方式实现的。硬件方面：首先通过对比流行的四旋翼飞行器的设计方案,总结出了一套适合课题要求的硬件方案,利用Altium Designer工具自行设计制作了飞行器的控制板部分。算法方面：对比姿态解算算法中四元数法、欧拉角法、旋转矩阵法的优劣,最终选择了基于旋转矩阵的DCM (Direction Cosine Matrix,方向余弦矩阵)算法,此算法属于互补滤波的一种,是利用加速度计和磁力计的数据对陀螺仪的漂移误差进行补偿校正,从而计算出准确的姿态角数据,而后又与基于梯度下降的解算算法进行了效果上的比较。在控制算法部分由于飞行器模型的非线性特点,本文并没有对飞行器进行动力学建模,而是利用实验调参的方法设计了一个并联式PID控制器,并收到了良好的飞行效果。另外,为了掌握飞行器在飞行时的姿态等信息,本课题利用LabVIEW工具设计了飞行器的数据显示界面,实现了飞行器姿态的实时显示。最后,在实验室环境下,通过飞行器的实际飞行验证了四旋翼飞行器设计方案和相关算法的可行性,并提出了改进的方向和方法。