随着微机电系统技术在国防、、民用等各方面的广泛应用，飞行器的小型化和信息化的进程不断加速，这使得具有广泛用途的无人航空器UAV(Unmanned Aerial Vehicles)研制成为许多国家的研究热点。微小型旋翼无人机具有使用灵活、体积小、成本低等特点，是无人机发展的主要类型之一，它可以完成超低空侦察、干扰、监视等各种复杂的任务。无人机的核心部分是导航控制系统，要求具有高可靠性和高抗干扰能力。按照项目要求，本文设计的导航控制系统具有飞行姿态测量、控制、增稳、视频监控等各种功能。

1.四旋翼无人机飞行模式分析       

     由于微型无人机飞行姿态多变，为了增大无人直升机的带载能力，该无人机采用了四旋翼的机械结构，通过机载导航系统控制使其各旋翼之间协调运动，实现四旋翼无人机的飞行姿态自动调整，可按要求完成垂直起落控制、空中悬停控制、偏航控制、滚转控制、俯仰控制等多种动作及任务。四旋翼无人机在各种结构特征参数确定的情况下，通过改变旋翼转速来改变拉力

2.四旋翼无人机控制系统构架与硬件设计

     机载控制系统集成了微型陀螺仪、加速度传感器、大气气压传感器、电机转子转速测量单元和GPS接收单元。整个控制系统采用飞思卡尔公司(Freescale)生产的32位微控制器MCF51QE128完成对各种传感器数据的采集、处理运算、飞行姿态稳定控制和任务控制等功能，使机载控制系统根据控制算法处理结果输出四路PWM信号控制电机转速，以实现自动调节四旋翼旋转力矩来稳定无人机的飞行姿态。整个四旋翼无人机导航控制系统结构框图如图2所示，其主要分为无人机机载控制部分和无人机地面控制部分。无人机机载控制部分主要由控制系统核心模块、惯性测量单元模块IMU(Inertial Measurement Unit)、压力传感器模块、无线部分（无线控制信号接收模块、无线数据传输模块、全球定位系统模块、无线视频传输模块）、电机控制部分（电机驱动控制模块、电机转子转速测量模块）以及红外距离传感器模块等组成。控制系统核心模块主要由微控制器系统和高精密供电电源部分组成。微控制器系统由32位微控制器及其相关附属电路组成；精密电源为数模转换器(A/D)、各种测量传感器等提供高精度的电源，其目的是为了稳定供电电压、提高电路的抗干扰能力和减小电压不稳造成的测量误差。其系统无线部分由低功耗、低成本的Xbee-PRO无线射频模块、6通道FLY100C控制信号接收模块和无线视频传输模块组成。实时与地面控制系统交换信息，接收地面控制系统传输的飞行控制指令信号、向地面控制系统发送当前无人机实时飞行和姿态数据等相应信息、发送机载的实时采集视频信息，以完成指定的飞行控制任务。

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