多旋翼无人机可实现垂直起降、定点悬停等功能,在军事和民用领域得到广泛应用。本文以多旋翼无人机为研究对象,独立自主设计了一款基于双ARM架构的飞行控制系统硬件平台;基于该平台,采用数据融合算法提高传感器数据的精度,设计了多种飞行模式下的控制律和异常情况下的应急和安全保护算法;最终通过试飞测试,验证了整个飞控系统的可靠性和优越性。首先,从可扩展性和可靠性出发,采用模块化设计的思想,完成了基于双ARM架构的硬件平台,重点设计了控制器核心模块、双余度姿态传感器、电源模块、输入输出模块等电路原理图,并完成了PCB板的设计和硬件调试工作,在此基础上设计了多旋翼无人机飞行控制律以及不同旋翼结构下的电机控制信号分配算法。其次,针对单传感器精度低和可靠性差等问题,设计了互补滤波和卡尔曼滤波相结合的数据融合算法,实现了GPS、气压计、加速度计之间的数据融合算法,获得精度较高的位置和速度信息,实现了多旋翼无人机的高精度位置控制。再次,为了保证多旋翼无人机的飞行安全,针对动力电池低电压,GPS、遥控器及地面站信号丢失等异常情况,设计了飞行控制系统应急处理和安全保护程序。同时,设计了多旋翼无人机自主避障的软硬件,为实现复杂环境下的安全飞行奠定了基础。最后,对所设计的多旋翼无人机飞行控制系统进行了室内、室外试飞测试。测试结果表明,该多旋翼无人机飞控系统飞行功能丰富,具有较高的飞行精度和安全性,对多旋翼无人机飞行控制技术的进一步发展具有重要的借鉴价值。