现如今无人机涉及到的领域越来越广泛,不管在民用领域还是在军用领域都发挥了巨大的作用,四旋翼飞行器在民用领域的应用尤为广泛。四旋翼飞行器结构简单,轻便,能够对狭窄环境进行巡航。本文利用这一特点,将四旋翼飞行器应用到了社区巡更当中,通过对飞行器远程控制,获取社区的实时图像和视频。本文首先对四旋翼飞行器的飞行姿态进行分析,通过电机转速的变化来完成飞行器的空中姿态变化。对四旋翼飞行器的飞行控制系统进行了数学分析,建立了数学模型,为PID控制和代码编写提供了理论基础。其次,对飞行器进行硬件设计和实现,选择STM32芯片作为飞行器飞控系统的微处理器,将飞控板分为电机驱动模块、升压模块、稳压模块、无线通信模块、时钟模块、MPU6050模块六个模块,对每个模块进行了电路设计,通过相应的软件画出飞行器的PCB,并对其进行了组装和后期焊接。硬件设计完毕后,根据数学模型和PID控制相关算法进行软件设计和代码编写,主要核心代码为两部分,第一部分为数据采集和通信,主要通过MPU6050模块来实现,应用寄存器来存储数据,模拟I~2C协议来进行通信和数据传输;第二部分是误差处理,主要通过四元数算法来实现,将收集的数据通过四元数算法进行误差处理,最后输出正确的姿态角。此外,为了将四旋翼飞行器应用于社区巡更过程中去,对社区巡更路径进行了规划。选择牛耕法作为社区环境全覆盖算法,提出了一种新的社区分块策略,将社区环境划分为许多小区域,在每个区域中运用牛耕法进行全覆盖,在运用牛耕法的过程中做到了扬长避短,最终实现了整个社区环境的全覆盖。最后,选择合适的视频传输系统,四旋翼飞行器搭载高清相机,对社区环境进行拍摄,通过图传模块传输到手机或者笔记本电脑,高清相机自带WIFI功能,手机或笔记本电脑可以通过WIFI与高清相机连接,获得数据;同时,通过飞行器搭载PM2.5检测模块,对实验地区的环境进行了监测和分析。