四旋翼飞行器是一种结构新颖的飞行器，这种飞行器可以实现垂直起降、定点悬停和空间六自由度的机动。与传统结构的直升机相比，这种飞行器具有结构简单和可靠性高的优点，在军用和民用领域具有广阔的前景。但是，四旋翼飞行器也是一种典型的欠驱动系统，并且具有非线性和强耦合的特点，因此四旋翼飞行器的控制技术一直是该领域的重要研究方向。另外，将导航系统与四旋翼飞行器相结合，可以有效的拓展飞行器的功能，但是由于飞行器带载能力有限，难以使用高精度的导航系统。本文将针对以上问题开展研究。首先以DSP为控制核心进行四旋翼飞行器控制系统和导航系统的硬件设计。飞行器的导航系统采用了以MEMS惯性测量装置构成的捷联惯导系统和GPS相组合而构成的组合导航系统，实现了以低精度微型传感器构成导航系统为飞行器提供导航的功能。其次根据四旋翼飞行器的结构特点和动力学特性建立了飞行器的运动模型。本文利用四元数法建立飞行器的姿态矩阵，利用姿态矩阵得到飞行器在地理坐标系下的运动模型，利用运动模型分析四旋翼飞行器的基本运动规律，利用MTALAB对飞行器的运动模型进行仿真验证，为飞行控制系统的设计提供了相关依据。然后本文对导航系统进行了研究。介绍了捷联惯导系统的导航原理、导航方程、导航系统的初始对准、航姿解算以及利用旋转矢量法求解姿态矩阵。利用扩展卡尔曼滤波器将捷联惯性导航系统与GPS进行组合，输出载体的姿态和位置信息。随后针对四旋翼飞行器的运动特性，使用PID控制器建立了飞行控制系统，利用飞行器的运动模型对飞行控制系统进行仿真。使用模糊PID控制器对飞行器的姿态稳定回路进行了改进，提高了姿态稳定回路的控制品质。最后为了验证飞行器的导航及控制系统，对四旋翼飞行器进行了相关的实验，通过对实验结果的分析和对比，对导航算法和飞行控制算法得出结论。