1、四旋翼飞行器的发展史
1907年，法国Breguet兄弟Louis和Jacque在Richet教授的指导下，研制了第一架真正 意义上的有人驾驶的四旋翼飞行器，但是，此飞行器飞行持续时间很短，并且只是单纯地靠 人的体力控制，飞行器各个方而的性能都很差。 1922年，George De Bothezat与美国军方合作，在美国城市代顿建造了一架大型的四旋 翼直升机，与第一架四旋翼飞行器相比，这架飞行器己经实现了拉力和方向的控制.但是由 于军方对其飞行性能并不满意，再加上研究需要的髙额费用，最终此次研制没能够进行下去。
1956 年，Convertawings 公司的员丁- M.K.Adman 设汁制造了一架被命名位 Convertawings “A”的四旋翼直升机。这架飞机依靠两个发动机实现悬停和机动，其试飞非常成功，但是 由于该飞行器在速度、载重疑、飞行范用、续航性等方而无法与传统的飞行器竞争，因此人 们对此失去了进一步研究的兴趣，该研究被迫停止。
上世纪九十年代前，由于惯性导航体积和重量都过大，飞行器动力系统载荷也不够，导 致此
前的旋翼飞行器设计的体枳都很庞大，而与固立翼飞行器相比较，大尺寸旋翼飞行器并 没有优势，所以四旋翼飞行器的研制一直没有太大进展。九十年代后，微纳米技术巧微电子 机械系统得到迅速发展和成巧，重量更加微小的微机电系统MEMS(Micro Electronics Mechanical System)惯性导航系统被开发和应用，使得研制微型四旋翼飞行器成为可能。微 型四旋翼飞行器拥有很多传统飞行器没有的优点，具有很高的应用价值和市场前景，这使得 其在相当短的时间内就吸引了很多研究者的注意力，很快成为当今国际上新的研究热点之一。
2、四旋翼飞行器的发展现状
目前，微型四旋翼飞行器可大致分为三类：遥控航模四旋翼飞行器、微小型四旋翼飞行 器以及狭义的微型四旋翼飞行器。
由美国Draganflyer公司研制的Draganflyer系列四旋翼飞行器是遥控航模四旋翼飞行器 的典型代表，从Draganflyer III到Draganflyer X&此公司己经成功研制了多种类型的遥控航 模四旋翼飞行器。以Draganflyer III为例，该飞行器采用碳纤维和高性能塑料作为机体材料， 续航时间为16至20分钟。飞行器通过机载电子设备控制四个旋翼的转速，并且使用了三个 压电晶体陀螺仪进行飞行器姿态控制。
目前，国外对于微小型四旋翼飞行器的研究工作主要集中在设计自主飞行控制系统上， 徳国Microdrones公司的Md4-200、美国宾夕法尼亚大学的HMX4和瑞上洛桑联邦科技学院 的0S4为典型代表。
Md4-200是由徳国Microdrones公司研发的可自主飞行的微小型四旋翼飞行器。其机身 完全用碳纤维材料制作，这样的设汁不仅使飞行器具有更小的重豈和更高的强度，也使其具 有更强的抗电磁干扰的能力Md4-200控制单元的核心是姿态、髙度和航向参考系统 AAHRS(Attitude Altitude and Heading Reference Systems).其中集成了气压计、陀螺仪、磁力 计、加速度讣等多种髙精度传感器并配置了先进的控制算法，这使得Md4-200自主飞行控 制能力较强。Md4-200可以预泄飞行轨迹，让其按照预楚的航线自主飞行，采用GPS实现 定位和导航的功能，使用Micro-SD卡作为飞行记录仪实现数据存储功能。
HMX4是由美国宾夕法尼亚大学GRASP实验室研制，它可以通过室内的红外光辅助惯性 测量单位进行姿态检测，从而实现自主稳左飞行、翻转、避障、目标识別和着陆等功能，具 有很强的控制稳定性和鲁棒性。
0S4是瑞士洛桑联邦科技学院EPFL开发的一种微小型四旋翼飞行器，其研究目标是通 过完
善的机构设计和采用自主飞行控制算法完成室外和室内环境中的自主飞行。目前，EPFL 己经成功研制岀0S4I和0S4II系列飞行器，并在2004年己经成功将诸如PID、反步控制、 滑模控制等多种控制算法应用在0S4I上，实现了飞行姿态控制。2006年，0S4II实现了在室 内基于惯导的自主悬停控制。
斯担福大学研制的Mesicoper是狭义微型四翼巧飞行器的代表，是目前最著名的微型飞 行器之一。英体积和重量都很小，首次实现了厘米级飞行器的飞行和应用。另外，Mesicoper 采用自主飞行控制系统，实现了自主飞行和多飞行器协同飞行的功能[7]°
国际上针对四旋翼飞行器的研究己经相当广泛和深入，但在国内，目前这一方而的研究 成果还比较少。在国内，开展四旋翼飞行器研究工作的髙校主要有国防科技大学、北京理工 大学和上海交通大学等，并各自都取得了一些成果：另外，也有很多中国企业参与其中，较 为突出的是深圳大疆创新公司。
国防科技大学机器人实验室于2004年就己经开始了对微型四旋翼飞行器的相关技术研 究工作，并成功研制了四旋翼飞行器的原型样机，目前不仅完成了飞行器控制系统硬件的开 发和调试，而且重点开发了微惯性测量单元MIMU(Miniature Inertial Measurement Unit)B另
外,他们还进行了反步控制、自抗扰控制等多种控制方法的研究,并己经取得了不错的成果。
北京理工大学智能机器人研究所着重对四旋翼飞行器的结构和动力特性进行分析，自行 研制开发了一种微型四旋翼飞行器，并在此基础上，进行了一些基于PID控制算法的姿态控 制的研究工作。
上海交通大学微纳米科学技术研究院对四旋翼飞行器也进行了一系列研究工作，其主要 研究方向侧重于非线性拉制和强耦合系统的辨识及建模方而。研究人员分别设讣了 PID控制 算法和反步控制算法，并将二者控制结果进行对比，说明了反步控制的优越性，并将此成功 应用到四旋翼飞行器控制中去，研制岀了能负载离地飞行的四旋翼飞行器。
在企业方面，中国深圳大疆创新科技有限公司（D川在研制多旋翼飞行器方面一直遥遥领 先于中国其它企业，已经成为全球领先的无人飞行器研发厂商。英中，DJI在2015年推出了 Phantom 3系列微型四旋翼飞行器，这是一款面向入门级操作人员的航拍无人机，其稳左性 强，支持移动I0S系统和Android系统操作，操作简单便捷，续航时间25分钟左右，有效 信号距离两千米左右，电量不足或失去信号源时可自动飞回原位豈，可靠性较商，深受消费 者喜欢。
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