随着对惯性导航传感器研究的成熟和控制算法的日臻完善,四轴飞行器设计也更加稳定可靠。四轴飞行器尺寸较小结构简单,然而同样小尺寸的固定翼飞行器甚至都不能实现飞行。四轴飞行器飞行方式灵活多样,可以实现垂直起降,和悬停等多种功能。当今地区冲突不断发生,反恐形势依然严峻,各国军方都在研发自己的无人机,来作为新一代的侦察机和信号中继。在民用方面,高压电线巡检,森林防火巡查,航拍摄影,农业植保等领域也越来越出现了四轴飞行器的身影。作为一种多输入、强耦合、多变量、欠驱动的系统,其控制算法有一定的难度。因此,四轴飞行器作为一个高度集成的硬件平台和信号处理控制算法实践平台正受到广大科研院校的关注,越来越多的科研工作者投入到四轴飞行器的研发过程中。一个完整的四轴飞行其系统设计包含软件设计和硬件设计两部分。硬件系统设计主要包含飞行控制器的硬件设计和地面接收机的硬件设计。四轴飞行器飞控采用高性能单片机处理器通过读取六轴传感器、气压计、超声波传感器、GPS传感器信息,进而获取完成机体控制所需的原始数据采集。地面接收机采用高性能单片机通过NRF24L01同四轴飞行器完成数据通信。四旋翼控制器将机体姿态信息和传感器运行状态信息传输给地面接收机。软件系统设计总共包含三部分的程序设计,分别为飞行控制器程序设计,手持式数据接收终端程序设计,以及基于MFC上位机程序设计。飞控程序主要实现机体姿态控制,和特定飞行功能的实现。手持数据接收终端实现四轴飞行器飞行数据的接收和显示,并可以通过串口将数据显示到PC上位机。本文还设计了手持式终端同飞行控制器之间的通信协议,手持式终端设备同上位机之间的通信协议。在实际测试中,四轴飞行器够完成本论文设计的各种飞行功能,可控性较好。同时四轴飞行器同地面接收机之间的通信正常。在四轴飞行器上电后会完成对传感器设备巡检,能够及时发现和排除硬件故障。地面接收机同上位机之间的通信正常,且能显示飞行器的机体参数,能够实现数据的存储。实验结果表明,本研究的设计方案与预期结果完全相符,实验方案切实可行。