四旋翼飞行器由于其简单的机体结构和可以进行较为复杂的姿态控制，近年来在军用和民用领域广泛应用。

四旋翼飞行器的4 个旋翼对称地安装在呈十字交叉的支架顶端，如图10-5 所示。位置相邻的旋翼旋转方向相反，位置对角线的旋翼旋转方向相同，以此确保飞行器的总动量矩为零(根据旋转动量矩守恒定律，系统的总动量矩必须是零，否则机身会向相反方向旋转)。

图10-5　四旋翼飞行器的旋翼配置

四旋翼飞行器的飞行姿态控制和自稳多传感器融合系统，如图10-6 所示。遥控器发射的无线电载波频率为2.4GHz，飞行姿态遥控信号以频移键控(FSK)调制在载波上。飞行姿态遥控信号采用脉位调制(PPM)方式，不同飞行姿态按键产生的脉冲信号的相位不同。安装在四旋翼飞行器上的接收机接收到信号后，由PPM 解码器解码输出飞行姿态控制信号，送飞行控制单片机处理。(www.daowen.com)

图10-6　四旋翼飞行器飞行姿态和自稳多传感器融合系统

4 个旋翼的旋转切角是固定值，飞行姿态的控制只能由改变4 个旋翼的转速来实现。飞行控制单片机分别向4 个数字变频器输出控制信号，改变它们输出的单极性脉冲电流的频率，以改变4 个无刷直流电动机的转速，实现对升降、速度和3 种姿态(俯仰角、偏航角、横滚角)的控制。例如，增大或减少4 个旋翼的转速以完成垂直方向升降运动；调节1和3 旋翼的转速差以控制仰俯速率和进退运动；调节2 和4 旋翼的转速差以控制横滚速率和倾飞运动；调节两个顺时针旋转旋翼和两个逆时针旋转旋翼的相对速率以控制偏航运动。

为实现四旋翼飞行器的自稳控制，为其配置了多传感器融合系统。Freescale 公司的大气压力传感器MPX4250A 用于测量初始高度与飞行高度的气压差，完成飞行高度检测；3 轴加速度传感器LIS344ALH 用于测量3 轴向线性加速度；3 个ADXRS610 陀螺仪(又叫角速度传感器)可以感应X、Y、Z 轴角速度的变化，用于测量倾斜、偏转和旋转。多传感器检测数据输入飞行控制单片机ATMEGA644 进行姿态计算后，输出飞行姿态控制信号进行自稳控制，也为自主航点跟踪(导航)和多飞行器协同飞行提供支持。