传统的人工巡查、救援,具有很多缺点,例如工作效率低,容易延误最佳救援时机；由于人的视野限制,无法做到宏观的大范围巡查；救援过程中,施救者容易受到伤害等。具有公共安全功能的四旋翼飞行器可以很好的克服这些缺点。四旋翼飞行器不仅具有自动化水平高,适用范围广的优势,其垂直升降和稳定悬停的特点还克服了大型救灾直升机起降要求高、悬停技术难度高且稳定性低的缺点。另外,其成本低廉操作简便的优势,也为这种设备在全国范围内推广提供了可能性。本文针对公共安全领域的需求,在国内外四旋翼飞行器研究的基础上,设计研制出一种具有航拍、避障、坐标标定等公共安全功能的四旋翼飞行器。本文主要完成了以下几方面的工作：(1)本文首先根据具有公共安全功能的四旋翼飞行器的实际工作特点,确定了重量轻、强度高的机械设计总体原则,并借鉴国内外研究成果,设计了四旋翼飞行器的机械结构,并加工出原型样机。(2)控制算法研究方面,四旋翼飞行器是一个欠驱动系统,具有六自由度和四个控制输入。另外,非线性、变量多、耦合性强和对干扰较为敏感也是其重要特性,这都增加了控制算法研究的难度。为实现对四旋翼飞行器的有效控制,本文根据四旋翼飞行器自身特点,准确建立其在飞行状态下的动力学模型。然后针对其运动特点进行PID控制的研究,并根据所设计的四旋翼飞行器实验机获得边界条件,最终确定PID控制参数。最后,运用Matlab/Simulink工具对其仿真分析,仿真结果表明,系统超调量较小,稳态误差几乎为零,响应速度较快,系统仿真验证了PID控制的有效性。(3)飞行控制系统的设计方面,本文设计了基于ATmega644的飞行控制系统。飞行控制系统硬件包括电源转换模块、传感器模块、电机控制模块、无线通信模块、异步串行通信模块等部分。软件部分,根据四旋翼飞行器的动作特点设计了运动控制程序,并给出了运动控制程序以及飞行控制主程序的流程图。(4)公共安全功能的设计方面,本文设计了航拍功能、避障功能、导航功能,并给出了各个功能模块的软硬件设计。(5)飞行实验部分,垂直飞行实验和六自由度飞行实验的结果表明,PID控制方法可以有效的完成对四旋翼飞行器的飞行控制,也证明基于ATmega644的飞行控制系统具有良好的稳定性。功能性实验结果证明,四旋翼飞行器基本可以达到本课题提出的公共安全任务的要求。