本文從工程應用出發，將航模固定翼飛機作為研究平臺，在總結國內外微小型無人機飛行控制系統設計的基礎上，提出了低成本飛行控制系統設計方案。

　　首先，提出飛行控制系統總體方案，對硬件系統進行了詳細設計。無人機硬件系統總體分為兩個部分：機載飛控系統和地面測控系統，其中機載飛控系統以 STM32 微控制器為核心，集成了數據采集系統、GPS 模塊、遙控解碼模塊、舵機驅動模塊、數傳電臺和電源模塊；地面測控系統包括測控計算機、數傳電臺、地面站軟件、發射機等。

　　其次，對無人機捷聯導航算法進行了研究。捷聯導航算法用于無人機姿態、速度、位置等信息的濾波解算，是解決無人機飛行狀態準確測量的關鍵技術之一。本文設計了基于誤差四元數的姿態卡爾曼濾波算法；同時考慮在大機動情況下，剛體加速度的影響，采用組合濾波的方法，提高姿態解算的精度，并進行了仿真驗證；通過引入 GPS 的速度和位置量測信息，分別設計了速度、位置卡爾曼濾波器。

　　然后，建立了無人機的飛行動力學模型。基于該模型采用 PID 控制方法對無人機縱向、橫側向控制回路控制律進行設計；同時對無人機的自主飛行進行研究，給出了直線自主飛行和圓周自主飛行制導參數的計算方法，并設計了相應的控制律；之后進行了仿真，驗證了所設計的控制律。

　　最后，展開無人機的試驗研究，驗證了飛行控制系統硬件與捷聯導航算法的可靠性和可行性。

　　無人機是一種由動力驅動、無人駕駛、可重復使用的航空器的簡稱。在軍事上，因為具有零傷亡、戰場生存能力強等特點，非常適合執行高危險或人類無法參與的任務；在民用上，它也完全可以代替有人機完成一些任務，如救援搜索、災情監測、氣象探測等。微小型無人機具有隱蔽性強、機動靈活、制造成本低等特點，但由于微小型無人機本身有限的負載能力和體積限制，現有的一些導航和飛行控制系統很難直接在微小型無人機上使用，所以對微小型無人機的嵌入式飛行控制系統進行研究工程意義重大。隨著微機械傳感技術、全球衛星導航技術、自動控制技術、通信技術的不斷發展，無人機已經逐漸進入實用階段。在軍事上無人機已經從單純的空中偵察到現在的空中監控、導彈攻擊、火力制導、通信中繼、邊界巡邏、甚至戰斗任務中都發揮了重要的作用，取得了良好的軍事效益，各個國家都給予了相當程度的關注。在民用和警用領域，無人機同樣發揮著重要的作用。無人機在航空攝影、地理測繪、遙測遙感、大氣監測、環境保護、資源勘探、通信中繼、電力巡線、農藥噴灑等領域也完全可以替代有人機，具有光明的應用前景。目前，無人機飛行控制系統仍屬于國際前沿技術，因為其軍事運用價值顯著，有必要自主創新，研制具有自主知識產權的無人機飛行控制系統。