随着MEMS和嵌入式技术的快速发展,小型四轴飞行器在专业航拍、植保等领域已经被广泛使用。近些年来,伴随着人工智能和自动驾驶技术的发展,各种AI芯片的相继推出,促进了小型四轴飞行器自动驾驶、目标跟踪技术飞速发展,使得四轴飞行器小型化、灵活性强的特点变得更加突出。针对传统安防和个人摄影摄像领域设备功能单一、操作复杂、灵活性较差的缺点,一款具有跟踪功能的四轴飞行器系统可以很好的弥补传统安防和个人摄影摄像领域现有设备的缺点和不足。根据目前安防领域和摄影摄像领域的市场需求,将四轴飞行器跟踪系统的整体硬件设计分为三个单元,分别完成四轴飞行器飞行姿态的控制、目标实时跟踪引导、遥控管理的功能。对于系统一般设备采用基于STM32系列MCU进行硬件设计,对于需要硬件设备性能较高的目标跟踪单元,通过搭建基于RK3399的嵌入式平台和Ubuntu系统的移植,满足系统运行高性能图像算法的需求。通过对四轴飞行器的飞行原理和机械结构进行分析,完成对四轴飞行器数学模型的建立,并根据系统的实际需求,在传统控制系统中加入四元数微分方程和PID控制算法,完成对飞行器的姿态解算和精确控制需求,在MATLAB环境下对飞行器整体控制算法进行了仿真,验证了系统设计的正确性与可行性。本文通过对现有目标跟踪算法进行研究,选用Mean Shift算法作为主要跟踪算法,经过理论推导和仿真研究,运用特征点融合方式在一定程度上改进了Mean Shift算法,并在OpenCV下进行了仿真测试,使该算法可以更好的和四轴飞行器控制单元结合,完成目标跟踪任务,使整体系统具有很强的鲁棒性和灵活性。本文根据实际市场需求和硬件环境,完成了系统的整体软件设计工作,并按照系统设计指标,完成四轴飞行器跟踪与控制系统的相关调试与测试工作。本设计实现的功能在一定程度上可以辅助现有的安防监控设备和摄影摄像设备,很好弥补当前安防设备灵活性差、传统摄影摄像设备拍摄困难等缺点,具有较强的使用价值和工程意义。