研究的意义：

无人直升机是由无线电地面遥控飞行和自主控制飞行的可自行起降的的不载人飞行器，无人机具有垂直起降、空中悬停、前后左右飞行的能力。飞行运动灵活，便于维修，结果简单等优点被已经被国内外广泛的研究，并且广泛的应用于民用和军用领域。

四旋翼无人机是一种特殊的无人机，它的四个旋翼和电机分别位于十字架机身的四个顶点上面，可以通过四个电机的转速改变飞行器的运动轨迹和姿态，实现悬停、飞行、起降。四旋翼无人机是具有四个输入力和六个坐标输出的欠驱动动力学旋翼式直升机。和传统的直升机无法改变倾斜角不同，四旋翼无人直升机具有四个倾斜角固定的旋翼，结构和动力学特性得到优化。

四旋翼无人机具有广泛的军事和民用的前景。在军事方面，四旋翼无人直升机可以在地势复杂的野外和密集的城市实现低空低速的飞行进行战场的探测，甚至可以携带炸药作为小型的攻击武器，进行对地的攻击。可以应用于边境的巡逻勘测，复杂区域的侦察，近距离的空中支援。还可以对危险区域进行深入探测侦察，如生化区，无人区等。在民用方面，可以用于各种用途的监控，探测，测绘和航拍。如可用于重大灾害后的灾情探测、人员搜救，交通道路探测，森林火情探测等等；可用于不便到达的地方进行情况的勘察，大桥，水利，高压电线架的检查；还可以用于旅行的航拍。

四旋翼无人机凭借它的优秀的功能和独特的结构特点使其对各国的科研人员具有极大的吸引力，因此对无人机最重要的控制系统的设计和研究就具有了重大的意义。

国内外研究现状：

目前，大多数在研的或投入市场的四旋翼的无人机属于小型无人机。小型四旋翼无人机控制系统的基本功能是：完成各种飞行动作、实现自主飞行和远程遥控操作。

法国的parrot公司开发大的AR.Drone2.0四旋翼无人机具有良好的操作性，可采用智能手机控制其飞行到30米的高度，机载高性能摄像机，能够在空中飞行中摄影，同时，用户可以远程的操控，调整飞行姿态和飞行轨迹。AR.Drone2.0内置1GHz ARM Cortex A8处理器，800MHz DSP、1GB DDR RAM、3轴陀螺仪、3轴加速度针，3轴磁强计、电子式气压传感器、超声波传感器、4个智能直流电机。通过采用优化的控制算法，能够垂直起飞、垂直降落、空中盘旋和空中翻转等飞行动作。该无人机飞行高度30米，最大飞行半径为50米，最快的飞行速度可以达到30m/s。

与欧美等国家相比，高校和研究机构侧重于理论和算法的研究，主要侧重于理论研究和计算机仿真为主，侧重于四旋翼四旋翼无人机关键技术与姿态控制技术的改进。武汉大学通过构建相对稳定悬停状态下的四旋翼无人机的数学模型，搭建四旋翼无人机的运动信息监测系统，采用卡尔曼滤波算法对采集到的姿态参数进行多信息融合处理，给出姿态角控制器的设计方法，并对控制系统性能进行仿真。天津大学团队采用四旋翼无人机的飞行控制核心，AVR单片机作为协控制器，采用内环和外环双闭环结构的PID控制算法，取得了良好的控制效果。

深圳大疆创新科技公司生产的Phantom系列小型航拍四旋翼无人机在国内外销售业绩很好。该公司的经典机型主要用于航拍。机载相机拥有1200万像素，可以实现高清晰度成像，拥有4K高清视频录像的帧率为30帧/秒。同时采用创新的航拍防抖技术，在复杂的航拍状况下，三轴云台可以使相机始终保持平稳，以获取平稳流畅的画面。当其在室外飞行时，借助机载的GPS和GLONASS卫星导航系统和智能飞行控制系统，可以实现准确飞行并可以自动返航。当其在室内飞行时， 凭借先进的视觉定位系统和高精度超声波传感器，通过实时的图像分析和高度测量，实现室内的精确定点悬停和平稳飞行。高精度自紧旋翼性能突出，为实现特定的飞行动作提供稳定、准确、快速的动力。Phantom3能自动记录重要的飞行参数，例如航点、航线、飞行时间、飞行距离、飞行高度等信息，并实时存储拍摄的照片和视频等资料，以便于后期检索。Phantom3的电池具有完善的保护功能和监测功能，保证飞行安全并能够实现安全返航。遥控器工作在2.4GHz-2.8GHz频段，在无遮挡的情况下，遥控距离约3000米。APP有iOS版本和Android版本，支持多种移动设备，通过智能手机或者平板电脑，用户可以实时查看拍摄的视频图像。