微型直升机具有成本低、体积小、操纵便捷、隐蔽性强等特点,同时具备垂直起降、空中悬停、低空飞行的能力,适合狭小空间侦察渗透,如室内侦察、野外丛林搜索、灾后搜救等,在军事和警用领域有广阔的发展前景。但由于微型飞行器体积小、负载轻,对飞行控制系统的设计提出了技术难题与挑战。本文的研究对象为微型双旋翼直升机,该飞行器各项尺寸小于120mm,重量为20g。论文首先根据飞行器结构特点及飞行任务要求,完成了飞行控制计算机、惯性测量元件、无线通信模块的选型及硬件集成,建立了微型化、轻量化、高精度、高可靠性的嵌入式飞行控制系统,系统尺寸为20mm×20mm,重量为2.7g。根据飞行任务的功能需要,对系统软件进行模块化设计;完成数据传输链路的通信协议设计,实现飞行控制系统与地面测控系统无线通信;采用基于四元数的二阶互补滤波算法对传感器测量数据进行数据融合,得到最优估计姿态。其次,对微型双旋翼直升机的操纵策略进行分析,采用内外环控制回路设计增稳模式、高度保持模式和位置保持模式的控制律,通过数值仿真计算,验证了所设计的控制律和操纵策略的可行性。最后,对微型双旋翼直升机进行试飞试验,分析飞行数据记录,验证所设计的角速率控制器、姿态控制器、高度控制器和位置控制器的效果能够达到预期;使用UWB定位技术进行了室内自主飞行试验,试验结果表明室内自主导航定位的测量精度和飞行轨迹跟踪控制能满足任务需要。