四旋翼飞翔器与传统的单桨直升机比较，其飞翔原理简略，结构紧凑，单位体积所供给的升力大，且能够扭矩自平衡而不需要反扭桨。四旋翼飞翔器只经过改动螺旋桨的速度来完成各种动作，是一种六自由度的笔直起降机，十分适合在静态和准静态条件下飞翔，近几年在军事和民用范畴广泛应用。但是四旋翼飞翔器是个具有4个输入量，6个输出量的欠驱动体系，操控器的规划要求高。
姿势解算是姿势参阅体系的关键技术，算法的好坏直接决议了解算功率和体系的精度。现在姿势描绘的首要办法有：欧拉角、方向余弦、四元素法。欧拉角物理含义清晰，但存在“奇点”。方向余弦核算没有“奇点”，但三角函数运算量大，不适合实时运算。四元素法没有“奇点”，并且运算为一般代数运算，运算量小，办法简略，易于操作。选用四元素法进行姿势解算是抱负的挑选。
1、四旋翼飞翔器作业原理
四旋翼飞翔器在结构布局上有十字形、X形和H形。本文首要评论X形布局，如图1所示。4个电机别离安装在对称结构的X形支架的4个极点，电机1和3逆时针旋转，电机2和4顺时针旋转，当飞翔器平衡飞翔时，陀螺效应和空气动力扭矩效应均被抵消。四旋翼飞翔器在空间中有6个自由度（别离沿3个坐标轴作平移和旋滚动作），可经过调理4个电机的转速来完成操控。根本运动状况：笔直运动、俯仰运动、滚转运动、偏航运动、前后运动、侧向运动。
图1 四旋翼飞翔器示意图
笔直运动：同相改动四个电机的输出功率，使总的拉力改动，便完成飞翔器沿z轴的笔直运动。当升力等于自重时，飞翔器便坚持悬停状况。
俯仰运动和滚转运动：电机1、4的转速上升，电机2、3的转速下降。发生的不平衡力矩使机身绕x轴旋转，完成飞翔器的俯仰运动。横滚运动与俯仰运动的原理相同。
偏航运动：四旋翼偏航运动能够凭借旋翼发生的反扭矩来完成。四个旋翼对角线上的两个旋翼滚动方向相同，当两条对角线上的电机转速不完全相一起，不平衡的反扭矩引起四旋翼滚动，完成偏航运动。
前后运动和倾向运动：为完成水平面内运动，须在水平面内对飞翔器施加必定的力。使飞翔器做横滚或俯仰。飞翔器发生必定程度的歪斜，从而使旋翼拉力发生水平重量，完成飞翔器的水平运动。
