四旋翼飞行器具有反应灵活、定点飞行、操作方便以及生产成本低廉等一系列优点,使其在日常生活中的各个领域具有广泛的应用。本文以四旋翼飞行器为研究对象,自主设计了一款基于STM32为主控制器的飞行控制硬件平台,并在此基础上对飞行器的数据融合以及互补滤波飞行控制算法进行了设计与研究。首先,对四旋翼飞行器的飞行控制原理进行了一系列的详细分析,对飞行器的载体坐标系以及导航坐标系之间的导航数据转换进行了详细的推理,并且基于力矩平衡以及牛顿定律等基本规律进行了四旋翼飞行器的数学建模。其次,对四旋翼飞行器的硬件平台进行了设计与开发,在设计过程中采用了模块化的设计思路,并对主控制器模块、电源管理模块、电机驱动模块、无线通信模块以及传感器采集模块进行了详细的设计介绍,并对各个模块所用到元器件的选型进行了详细的说明与介绍,由此对飞行器的硬件控制平台进行了搭建。再次,由于四旋翼飞行器的采样传感器存在温度漂移、零点漂移以及容易受到外界因素影响的特征,对互补滤波器进行了进一步改进,使得传感器采集的数据实时性更强、更加稳定可靠不易受到外界环境的影响。这为四旋翼飞行器的整个姿态控制系统提供了可靠地源数据,使得姿态控制系统更加精准可靠。在此基础上又对源数据进行了姿态解算并对四旋翼飞行器的飞行控制系统进行了详细介绍,在传统PID控制器基础之上进行了改进,并设计出了基于飞行器姿态角的双闭环PID控制方法,并且进行了有效验证。最后,对所设计的四旋翼飞行器进行了飞行测试。并对整个飞行器控制系统的软件流程进行了详细的设计与分析,结合实际的四旋翼飞行器的实验测试情况对飞行器控制系统进行了联合调试,列出了在调试过程中遇到的问题以及解决方法,通过飞行器反馈回来的姿态数据进行了详细的研究与分析,最终通过测试结果表明,该四旋翼飞行器控制系统飞行功能丰富多样,飞行姿态控制精准稳定不易受到外界环境干扰,进一步证实了该飞行器姿态控制方法的可行性。